JPH10233316A - Biased magnetization detecting device and its evaluating device for transformer - Google Patents

Biased magnetization detecting device and its evaluating device for transformer

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JPH10233316A
JPH10233316A JP9034598A JP3459897A JPH10233316A JP H10233316 A JPH10233316 A JP H10233316A JP 9034598 A JP9034598 A JP 9034598A JP 3459897 A JP3459897 A JP 3459897A JP H10233316 A JPH10233316 A JP H10233316A
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JP
Japan
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magnetic
transformer
core
magnetic flux
detection coil
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Application number
JP9034598A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Uchiyama
倫行 内山
Akira Nishimizu
亮 西水
Tatsu Saito
達 斎藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the influence of a magnetic flux leaked from an iron core of a transformer which may be exerted upon a biased magnetization detecting device for detecting d.c. biased magnetization amount of the iron core. SOLUTION: A detecting coil 8 is wound around a magnetic core 7 of magnetic material. Both ends (7a and 7b) of the magnetic core 7 are extended in parallel and in the opposite direction to each other inside or on the surface of an iron core 5 of a transformer. A part (7c) around which the detecting coil 8 is wound crosses orthogonally to both of the ends. The part of the magnetic core around which the detecting coil 8 is wound is placed in the orthogonal direction to the main magnetic flux of the iron core of the transformer. The leakage flux from the iron core is prevented from crossing the detecting coil 8 or minimized to avoid its influence.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器の直流偏磁
量を検出する技術に属し、具体的には偏磁検出素子、こ
れを備えた変圧器及び偏磁評価装置、並びにこれらを備
えた電力変換システムの技術に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for detecting the amount of direct current bias of a transformer, and more specifically, a bias detection element, a transformer having the same, a transformer and a bias evaluation device, and a device including the same. Belongs to the technology of power conversion systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】パワーエレクトロニクス技術の進歩に相
俟って、GTO等の自己消弧型半導体素子を用いた自励
式電力変換器を電力分野に応用することが進められてい
る。一般に、自励式電力変換器を交流の電力系統に接続
する場合、変換用変圧器を介して接続される。このよう
な変換用変圧器においては、半導体スイッチ素子の点弧
各のバラツキなどに起因して励磁電圧に直流分が乗るた
め、鉄心内部を通る磁束が正負のいずれかに偏る直流偏
磁現象が起きる。変圧器の鉄心が直流偏磁されると、変
圧器の損失や騒音の増加を引き起こすことになる。ま
た、偏磁の程度によっては鉄心が磁気飽和して巻線に過
大な電流が流れ、巻線に接続された電力変換器の半導体
スイッチ素子の損傷を招く恐れがある。
2. Description of the Related Art Along with advances in power electronics technology, a self-excited power converter using a self-extinguishing semiconductor device such as a GTO has been applied to the electric power field. Generally, when a self-excited power converter is connected to an AC power system, it is connected via a conversion transformer. In such a transformer for conversion, a DC component is added to the excitation voltage due to variations in the firing of the semiconductor switch elements, etc., so that a DC bias phenomenon in which the magnetic flux passing through the core is biased to either positive or negative. Get up. If the core of the transformer is DC-polarized, the loss of the transformer and the noise increase. Further, depending on the degree of the magnetic bias, the iron core is magnetically saturated and an excessive current flows through the winding, which may cause damage to the semiconductor switch element of the power converter connected to the winding.

【0003】従来、そのような変換用変圧器の鉄心の直
流偏磁による磁気飽和を未然に防止するため、鉄心の偏
磁量を検出し、これを打ち消すように電力変換器の出力
電圧を調整する偏磁抑制制御が行われている。例えば、
特公昭50−33213号公報に、変圧器の積層鉄心中
に偏磁検出素子を設置し、鉄心中の磁束を直接的に監視
して偏磁量を検出する方法が提案されている。これによ
れば、初期透磁率が極めて高い磁心に検出コイルを巻回
して偏磁検出素子を形成し、その偏磁検出素子の磁心の
脚部を変圧器鉄心の積層鋼板に密着させて取り付け、鉄
心を通る主磁束の一部を透磁率の高い磁心に分流させ、
検出コイルに誘起される電圧を観察して偏磁量を検出し
ようというものである。すなわち、磁心は積層鋼板に比
べて飽和磁束密度が低いため磁気飽和するため、主磁束
が正弦波状に変化しても、磁心を通る磁束(検出コイル
に鎖交する磁束)は正弦波の波高が飽和により抑えられ
た台形状の正負波形となる。そのため、検出コイルには
磁束の正負極性が変化する零点付近で急峻なパルス状の
誘起電圧が生ずる。このパルス状電圧が現われる時間間
隔は、正側と負側の励磁量に応じたものとなるから、そ
のパルス状電圧の時間間隔を観察することにより、直流
偏磁量と偏磁極性を検出することができるのである。
Conventionally, in order to prevent magnetic saturation due to DC bias of the core of such a transformer for conversion, the output voltage of the power converter is adjusted so as to detect the amount of bias of the core and to cancel this. Is performed. For example,
Japanese Patent Publication No. 50-33213 proposes a method in which a magnetic field detecting element is installed in a laminated iron core of a transformer, and a magnetic flux in the iron core is directly monitored to detect an amount of magnetic demagnetization. According to this, a detection coil is wound around a magnetic core having an extremely high initial magnetic permeability to form a magnetic field detecting element, and the legs of the magnetic core of the magnetic field detecting element are attached in close contact with the laminated steel sheet of the transformer core, Dividing a part of the main magnetic flux passing through the iron core to a magnetic core with high permeability,
This is to detect the amount of magnetization by observing the voltage induced in the detection coil. That is, since the magnetic core has a lower saturation magnetic flux density than the laminated steel plate and is magnetically saturated, even if the main magnetic flux changes in a sine wave shape, the magnetic flux passing through the core (magnetic flux linked to the detection coil) has a sine wave wave height. A trapezoidal positive / negative waveform suppressed by saturation is obtained. Therefore, a steep pulse-like induced voltage is generated in the detection coil near the zero point where the polarity of the magnetic flux changes. The time interval at which this pulse-like voltage appears depends on the positive and negative excitation amounts, so that by observing the time interval of the pulse-like voltage, the DC bias amount and the polarization polarity are detected. You can do it.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、変圧器の積
層鋼板中を通る主磁束の磁束密度がある程度高くなる
と、鋼板から漏れて鋼板外部を通る磁束(以下、漏れ磁
束という)が増加する。その漏れ磁束が従来(特公昭5
0−33213号公報)の偏磁検出素子の検出コイルに
鎖交し、その漏れ磁束が大きくなると誘起電圧が影響を
受けることになる。つまり、偏磁検出素子の磁心は、主
磁束の分流磁束によって磁気飽和している位相範囲で、
漏れ磁束に対して実質的に空心と同様に作用する。その
ため、検出コイルに鎖交する漏れ磁束の波高値の付近に
対応する台形状の飽和磁束の中央部(位相角90°及び
270°)付近の磁束鎖交数が高くなり、その磁束変化
によってパルス状の誘起電圧が発生する場合がある。こ
の漏れ磁束よって発生するパルス状電圧は、漏れ磁束の
大きさによって発生したりしなかったりする、いわゆる
外乱であり、パルス状電圧の時間間隔を観察して直流偏
磁量を検出する場合の誤差になり、精度及び信頼性に問
題がある。その結果、そのような偏磁検出素子を電力変
換システムの偏磁評価装置に適用すると、変圧器の偏磁
抑制制御を失敗する恐れがある。
When the magnetic flux density of the main magnetic flux passing through the laminated steel sheet of the transformer becomes high to some extent, the magnetic flux leaking from the steel sheet and passing outside the steel sheet (hereinafter referred to as leakage magnetic flux) increases. The leakage magnetic flux is
No. 0-33213), the induced voltage is affected when the detection coil of the demagnetization detecting element is linked and the leakage magnetic flux increases. In other words, the magnetic core of the bias detection element has a phase range in which the magnetic flux is magnetically saturated by the shunt magnetic flux of the main magnetic flux.
It acts on the leakage magnetic flux substantially in the same manner as the air core. Therefore, the number of magnetic flux linkages near the center (phase angles 90 ° and 270 °) of the trapezoidal saturated magnetic flux corresponding to the vicinity of the peak value of the leakage magnetic flux linked to the detection coil increases, and the pulse changes due to the change in the magnetic flux. Induced voltage may occur. The pulse-like voltage generated by this leakage magnetic flux is a so-called disturbance that may or may not be generated depending on the magnitude of the leakage magnetic flux, and an error in detecting the amount of DC bias by observing the time interval of the pulse-like voltage. And there is a problem in accuracy and reliability. As a result, when such a polarization detection element is applied to a polarization evaluation device of a power conversion system, there is a possibility that the control of the polarization suppression of the transformer may fail.

【0005】本発明が解決しようとする課題は、変圧器
の偏磁量等を検出する偏磁検出素子に鎖交する漏れ磁束
の影響を排除することにある。
[0005] An object of the present invention is to eliminate the influence of leakage magnetic flux interlinked with a polarization detecting element for detecting the amount of magnetic polarization of a transformer.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、次の手
段により解決することができる。本発明の解決原理は、
(1)偏磁検出素子の検出コイルに外乱となる漏れ磁束
が鎖交しないようにするか、又は(2)外乱磁束のみを
検出する補償素子を設けて偏磁検出素子の検出コイルに
鎖交した外乱磁束による誘起電圧成分を除去するように
したのである。
The object of the present invention can be solved by the following means. The solution principle of the present invention is:
(1) Make sure that the leakage magnetic flux, which is a disturbance, does not interlink with the detection coil of the magnetic deflector detection element, or (2) Provide a compensation element that detects only the disturbance magnetic flux to interlink the detection coil of the magnetic deflector detection element. Thus, the induced voltage component due to the disturbance magnetic flux is removed.

【0007】原理(1)の具体的な手段としては、磁性
材の磁心に検出コイルを巻回し、変圧器鉄心の内部又は
表面に配置して変圧器の偏磁を検出する偏磁検出素子に
おいて、磁心の両端部を平行にかつ互いに反対方向に延
在させ、検出コイルが巻回されてなる部分を両端部に直
交させて形成したことを特徴とする。そして、磁心の両
端部を変圧器鉄心内の主磁束に平行に設置すると、検出
コイルが巻回されている磁心部分は変圧器鉄心の主磁束
に直交する方向に配置される。その結果、主磁束に平行
な漏れ磁束が検出コイルに鎖交するのを防止もしくは極
小化できるから、漏れ磁束の影響を排除することができ
る。
As a specific means of the principle (1), a detection coil is wound around a magnetic core made of a magnetic material, and is disposed inside or on a surface of a transformer core to detect a magnetic bias of the transformer. The magnetic recording medium is characterized in that both ends of the magnetic core extend in parallel and in opposite directions to each other, and a portion around which the detection coil is wound is formed to be orthogonal to both ends. When both ends of the magnetic core are installed in parallel with the main magnetic flux in the transformer core, the core portion around which the detection coil is wound is arranged in a direction orthogonal to the main magnetic flux of the transformer core. As a result, it is possible to prevent or minimize the leakage magnetic flux parallel to the main magnetic flux to the detection coil, so that the influence of the leakage magnetic flux can be eliminated.

【0008】また、これに代えて、偏磁検出素子の周囲
のうち変圧器鉄心に接する面を除いて磁性材又は非磁性
材のシールド部材で覆うことによっても、漏れ磁束が検
出コイルに鎖交するの防止もしくは極小化できる。ある
いは、検出コイルが巻回された部分を変圧器鉄心を形成
する積層鉄心の表面から一定寸法離し、漏れ磁束が十分
に低減した位置に配置すことにより、漏れ磁束が検出コ
イルに鎖交するの防止もしくは極小化できる。
[0008] Alternatively, the magnetic flux or the non-magnetic material may be covered with a shield member made of a magnetic material or a non-magnetic material except for a portion of the periphery of the magnetic field detecting element which is in contact with the transformer core, so that the leakage magnetic flux links to the detecting coil. Can be prevented or minimized. Alternatively, the part where the detection coil is wound is separated from the surface of the laminated core forming the transformer core by a certain dimension, and is disposed at a position where the leakage magnetic flux is sufficiently reduced, so that the leakage magnetic flux links to the detection coil. It can be prevented or minimized.

【0009】原理(2)の具体的な手段としては、空心
又は非磁性材の巻枠に補償コイルを巻回してなる補償素
子を偏磁検出素子と同様に配置し、偏磁検出素子と補償
素子のコイルを同一の形状に形成し、かつ偏磁検出素子
の誘起電圧から補償素子の誘起電圧を減ずるように結線
することによって、外乱磁束による誘起電圧成分を除去
することができる。偏磁検出素子と補償素子のコイルを
異るものとしても、演算処理によって外乱磁束による誘
起電圧成分を除去することができる。
As a specific means of the principle (2), a compensating element formed by winding a compensating coil around an air core or a non-magnetic material winding frame is arranged in the same manner as the magnetic flux detecting element, By forming the coils of the elements in the same shape and connecting them so that the induced voltage of the compensating element is subtracted from the induced voltage of the magnetic field detecting element, the induced voltage component due to disturbance magnetic flux can be removed. Even if the coils of the bias detecting element and the compensating element are different, the induced voltage component due to the disturbance magnetic flux can be removed by the arithmetic processing.

【0010】また、主磁束の分流磁束のゼロクロス近傍
に対応するパルス状電圧と、漏れ磁束のピークに対応す
るパルス状電圧の変化率の違いに着目し、偏磁コイルの
出力の変化率を検出し、その変化率が設定値以上になる
時間間隔を求め、その求めた時間間隔の変化に基づいて
変圧器の偏磁を評価するようにしても、本発明の課題を
解決できる。
Further, the change rate of the output of the demagnetizing coil is detected by focusing on the difference between the pulse voltage corresponding to the vicinity of the zero cross of the shunt magnetic flux of the main magnetic flux and the pulse voltage corresponding to the peak of the leakage magnetic flux. However, the problem of the present invention can also be solved by determining a time interval at which the rate of change becomes equal to or greater than a set value, and evaluating the magnetization of the transformer based on the obtained change in the time interval.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に基づ
いて説明する。 (第1実施形態)図1に本発明の実施形態の電力変換シ
ステムの全体構成図を示し、図2,3に要部の詳細図を
示す。図1に示すように、変換用変圧器1の交流側巻線
2は図示していない交流系統に接続され、変換器側巻線
3は半導体スイッチ素子を用いて形成されてなる電力変
換器4に接続されている。変換用変圧器1の鉄心5は鋼
板を積層して形成されており、その鉄心5に偏磁検出素
子6が取り付けられている。偏磁検出素子6は、クラン
ク型に形成された板状の磁心7に検出コイル8を巻回し
て形成されている。検出コイル8の両端は演算装置9に
接続されている。これら偏磁検出素子6と演算装置9に
より、偏磁評価装置10が形成されている。演算装置9
は検出コイル8の誘起電圧を取り込み、これに基づいて
変換用変圧器1の偏磁量を算出して制御装置11に出力
する。制御装置11は、入力される偏磁量及びその極性
に基づいて電力変換器4の半導体スイッチ素子の点弧タ
イミングを制御して、変換用変圧器1の偏磁を解消する
ようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a description will be given based on an embodiment of the present invention. (First Embodiment) FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a power conversion system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. As shown in FIG. 1, an AC side winding 2 of a conversion transformer 1 is connected to an AC system (not shown), and a converter side winding 3 is a power converter 4 formed by using a semiconductor switch element. It is connected to the. The iron core 5 of the transformer for conversion 1 is formed by laminating steel plates, and the magnetic field detecting element 6 is attached to the iron core 5. The bias detection element 6 is formed by winding a detection coil 8 around a plate-shaped magnetic core 7 formed in a crank shape. Both ends of the detection coil 8 are connected to an arithmetic unit 9. The polarization detecting element 6 and the arithmetic unit 9 form a polarization evaluation device 10. Arithmetic unit 9
Captures the induced voltage of the detection coil 8, calculates the amount of magnetization of the conversion transformer 1 based on the voltage, and outputs it to the control device 11. The control device 11 controls the ignition timing of the semiconductor switch element of the power converter 4 based on the input amount of polarization and its polarity to eliminate the polarization of the conversion transformer 1. .

【0012】図2は、偏磁検出素子6が取り付けられた
鉄心5の部分を拡大して示した斜視図であり、図3は、
図2の線III−IIIにおける断面図である。図2に示すよ
うに、偏磁検出素子6の磁心7はクランク型の板状に形
成されており、その両端部7a,7bは、鉄心5の磁束
Φ1の方向に平行に、かつ互いに反対方向に延在させて
形成され、鉄心5を構成する積層鋼板12の表面に密着
させて取り付けられている。そして、検出コイル8が巻
回されている磁心7の部分(クランク型の中央部分)7
cは、鉄心5の積層鋼板の表面から少なくともコイルの
厚みだけ浮くように形成され、かつ鉄心の磁束Φ1の方
向に直交させて、つまり検出コイル8の軸心が磁束Φ1
の方向に対し直角になるように配置している。磁心7
は、初期透磁率が極めて高い磁性材、例えば鉄・ニッケ
ル合金又は非晶質磁性材料により形成することが好まし
い。また、図2では、偏磁検出素子6を積層鋼板の積層
隙間(0.2〜0.3mm)内に挿入するものとして示
したが、最外層の積層鋼板の表面に取り付けるようにし
てもよい。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a portion of the iron core 5 to which the magnetic field detecting element 6 is attached, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the magnetic core 7 of the outgoing polarized磁検element 6 is formed in a crank-type plate, both end portions 7a, 7b are parallel to the direction of the magnetic flux [Phi 1 of the iron core 5, and opposite to each other It is formed so as to extend in the direction, and is attached in close contact with the surface of the laminated steel sheet 12 constituting the iron core 5. Then, the portion of the magnetic core 7 around which the detection coil 8 is wound (the central portion of the crank type) 7
c is formed so as to float at least by the thickness of the coil from the surface of the laminated steel plate of the iron core 5, and is perpendicular to the direction of the magnetic flux Φ 1 of the iron core, that is, the axis of the detection coil 8 has the magnetic flux Φ 1
Are arranged at right angles to the direction of. Magnetic core 7
Is preferably formed of a magnetic material having an extremely high initial magnetic permeability, for example, an iron-nickel alloy or an amorphous magnetic material. Further, in FIG. 2, the bias detection element 6 is shown to be inserted into the lamination gap (0.2 to 0.3 mm) of the laminated steel sheet, but may be attached to the surface of the outermost laminated steel sheet. .

【0013】このように形成される実施形態の動作につ
いて、次に説明する。図2に示すように、変圧器1の鉄
心5を通る主磁束Φ1の一部は、透磁率が高い磁心7に
分流され、この分流磁束Φ2は磁心7a−7c−7bを
通って再び鉄心5に戻る。この分流磁束Φ2によって検
出コイル8に電圧が誘起される。図4の(a),
(b),(c)に、積層鋼板中の主磁束Φ1の時間変化
の波形と、検出コイル8に鎖交する分流磁束Φ2の時間
変化の波形と、検出コイル8の出力電圧Vの波形とを示
す。図示のように、主磁束Φ1は正弦波状に変化する
が、磁心7は積層鋼板に比べて飽和磁気密度が低いた
め、磁気飽和して分流磁束Φ2は図示のように台形波状
の波形となる。したがって、検出コイル8の端子8a,
8bに現われる出力電圧Vの波形は、分流磁束Φ2が急
変する時点、すなわち主磁束Φ1の零点付近で急峻なパ
ルスが表れる。このパルス状電圧は正負の極性を代えて
交互に表れるから、最大値と最小値の時間間隔Δt1
Δt2を測定し、その差を求めることにより、偏磁量及
び極性を検出することができる。
The operation of the embodiment thus formed will be described below. As shown in FIG. 2, a portion of the main magnetic flux [Phi 1 through core 5 of the transformer 1 is split into high permeability magnetic core 7, the shunt magnetic flux [Phi 2 again passes through the magnetic core 7a-7c-7b Return to iron core 5. A voltage is induced in the detection coil 8 by the shunt magnetic flux Φ 2 . 4 (a),
(B) and (c) show the waveform of the time change of the main magnetic flux Φ 1 in the laminated steel sheet, the waveform of the time change of the shunt magnetic flux Φ 2 linked to the detection coil 8, and the output voltage V of the detection coil 8. And waveforms. As shown in the figure, the main magnetic flux Φ 1 changes in a sine wave shape, but since the magnetic core 7 has a lower saturation magnetic density than the laminated steel sheet, it is magnetically saturated and the shunt magnetic flux Φ 2 has a trapezoidal waveform as shown in the figure. Become. Therefore, the terminals 8a,
The waveform of the output voltage V appearing at 8b is when the shunt magnetic flux [Phi 2 is suddenly changed, i.e. steep pulse appears near the zero point of the main magnetic flux [Phi 1. Since this pulse-like voltage alternates between the positive and negative polarities, the time interval Δt 1 between the maximum value and the minimum value,
By measuring Δt 2 and determining the difference, the amount of polarization and the polarity can be detected.

【0014】ここで、図1の実施形態により漏れ磁束の
影響を排除できることについて説明する。漏れ磁束は、
主磁束Φ1のピーク付近で鋼板から漏れて鋼板外部を通
る磁束であり、図2にΦaで示す。図から明らかなよう
に、漏れ磁束Φaに対し検出コイル8の軸を直角に配置
しているので、漏れ磁束Φaは検出コイル8に鎖交しな
い。そのため、図4(b),(c)に示すように、検出
コイル8に鎖交する磁束は変化しないから、漏れ磁束Φ
aによるパルスの発生はない。
Here, the fact that the influence of the leakage magnetic flux can be eliminated by the embodiment of FIG. 1 will be described. The leakage flux is
A magnetic flux passing through the steel plate external leaks from the steel sheet near the peak of the main magnetic flux [Phi 1, shown in Φa in FIG. As is apparent from the figure, since the axis of the detection coil 8 is arranged at right angles to the leakage magnetic flux Φa, the leakage magnetic flux Φa does not interlink with the detection coil 8. Therefore, as shown in FIGS. 4B and 4C, since the magnetic flux linked to the detection coil 8 does not change, the leakage magnetic flux Φ
No pulse is generated by a.

【0015】これに対し、従来のように、磁心7をクラ
ンク型にしないで直状に形成し、これを主磁束Φ1に平
行に取り付けた場合は、検出コイル8の軸心が漏れ磁束
Φaの方向に平行になり、漏れ磁束Φaが検出コイル8
に鎖交する。その結果、図5(a)、(b)に示すよう
な影響が出る。つまり、漏れ磁束Φaの増加が問題にな
るのは主磁束Φ1のピーク付近であり、これが無視し得
ないレベルに達すると、同図(a)の(Φ1+Φa)に
示すように、台形状の波形の中央部に斜線で示した部分
の磁束が加わり、これに応じて出力電圧Vに外乱パルス
が表れる。その結果、パルスの時間間隔Δt1、Δt2
特定できず、又は誤って特定する場合が生じ、偏磁量を
精度よく、信頼性を持って評価することができない。そ
のため、変圧器の偏磁抑制制御を失敗する恐れがある。
なお、同図(b)は、偏磁量Φdcの直流偏磁された状態
における漏れ磁束の影響を示した各部の波形図である。
[0015] In contrast, as in the prior art, formed into a straight shape without a magnetic core 7 to the crank type, if this was mounted parallel to the main magnetic flux [Phi 1, leakage axis of the detection coil 8 flux Φa And the leakage magnetic flux Φa is
Interlink with As a result, the effects shown in FIGS. In other words, the increase in leakage flux .PHI.a becomes a problem is near the peak of the main magnetic flux [Phi 1, when it reaches a level that can not be ignored, as shown in (Φ 1 + Φa) in FIG. (A), platform The magnetic flux in the shaded portion is applied to the center of the shape waveform, and a disturbance pulse appears in the output voltage V accordingly. As a result, the time intervals Δt 1 and Δt 2 of the pulse cannot be specified or may be specified erroneously, and the amount of demagnetization cannot be accurately and reliably evaluated. Therefore, there is a possibility that the control of the transformer to be demagnetized may fail.
FIG. 6B is a waveform diagram of each part showing the influence of the leakage magnetic flux in a state in which the amount of magnetization Φdc is DC-polarized.

【0016】(第2実施形態)図6に、本発明に係る偏
磁検出素子の他の実施形態を適用した変換用変圧器の要
部断面図を示す。本実施形態は、漏れ磁束を鎖交させな
いように偏磁検出素子を磁気シールドした例である。す
なわち、図示のように、偏磁検出素子6の磁心13は直
状に形成され、検出コイル8が巻回された部分及び両端
部を鉄心の主磁束Φ1に平行にして、積層鋼板12の表
面に接して配置されている。そして、偏磁検出素子6
は、積層鋼板12に接する側を除いて、シールド部材1
4によって覆われている。シールド部材14には、表面
を絶縁処理した銅、アルミニウム等の非磁性の導体箔を
用いることが好ましい。また、表面を絶縁処理した磁性
箔を用いてもよい。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a conversion transformer to which another embodiment of the magnetic field detecting element according to the present invention is applied. The present embodiment is an example in which the magnetic field detecting element is magnetically shielded so as not to link the leakage magnetic flux. That is, as shown, the core 13 of the outgoing polarized磁検element 6 is formed in a straight shape, and the parallel portion and both end portions of the detection coil 8 is wound around the main magnetic flux [Phi 1 of the core, the laminated steel plate 12 It is arranged in contact with the surface. Then, the demagnetization detecting element 6
Is the shield member 1 except for the side in contact with the laminated steel sheet 12.
4 is covered. For the shield member 14, it is preferable to use a nonmagnetic conductive foil such as copper or aluminum whose surface is insulated. Alternatively, a magnetic foil whose surface is insulated may be used.

【0017】このようなシールド部材14を設けること
により、積層鋼板12から漏れて外部の空隙部を通る漏
れ磁束Φaは、シールド部材14に遮られて検出コイル
8に鎖交しないから、検出コイル8に漏れ磁束Φaによ
る誘起電圧は発生しない。したがって、出力電圧Vに
は、図5に示したような外乱パルスは現われない。つま
り、主磁束Φ1のピーク付近(台形状の波形の中央部)
に斜線で示した部分の磁束が加わることによる外乱パル
スが表れない。これにより、図1の実施形態と同様に、
図4の出力電圧Vが得られるから、変換用変圧器の偏磁
評価装置又は電力変換システムに適用して、変圧器の偏
磁量を精度よく、信頼性を持って評価でき、変圧器の偏
磁抑制制御を安定に行うことができる。
By providing such a shield member 14, the leakage magnetic flux Φa leaking from the laminated steel plate 12 and passing through the external gap is not blocked by the shield member 14 and linked to the detection coil 8. No induced voltage due to the leakage magnetic flux Φa occurs. Therefore, the disturbance pulse as shown in FIG. 5 does not appear in the output voltage V. That is, near the peak of the main magnetic flux [Phi 1 (middle part of the trapezoidal waveform)
Does not appear due to the addition of the magnetic flux in the shaded area. Thereby, similarly to the embodiment of FIG.
Since the output voltage V of FIG. 4 can be obtained, the present invention can be applied to a converter evaluation device or a power conversion system to accurately and reliably evaluate the amount of magnetization of the transformer. The bias control can be stably performed.

【0018】(第3実施形態)図7,8に本発明の偏磁
検出素子他の実施形態を適用した変換用変圧器の要部平
面図と断面図を示す。図8は、図7の線VIII−VIIIにお
ける断面図である。本実施形態は、漏れ磁束によって偏
磁検出素子に発生する外乱パルス成分を、補償素子で検
出して補償することにより、漏れ磁束の影響を排除する
ことにある。偏磁検出素子6は、図6と同様に形成され
て積層鉄心12の表面に密着して取り付けられている。
補償素子20は、偏磁検出素子6とコイル軸を一致させ
て積層鉄心12に取り付けられている。補償素子20
は、磁心13と同一の形状に形成された巻枠21に補償
コイル22を巻回して形成されている。巻枠21は、非
磁性の絶縁物で形成されている。検出コイル8と補償コ
イル22は、巻方向が互いに逆の関係で、巻数が等しく
形成されている。そして、検出コイル8と補償コイル2
2は、それらの誘起電圧を互いに打ち消すように、端子
8aと端子22bを接続し、残りの端子8b、22aを
出力端子として、直列に接続されている。
(Third Embodiment) FIGS. 7 and 8 are a plan view and a cross-sectional view of a main part of a conversion transformer to which another embodiment of a magnetic field detecting element according to the present invention is applied. FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. The present embodiment is to eliminate the influence of the leakage magnetic flux by detecting and compensating for a disturbance pulse component generated in the bias detection element by the leakage magnetic flux. The bias detection element 6 is formed in the same manner as in FIG. 6 and is attached to the surface of the laminated core 12 in close contact.
The compensating element 20 is attached to the laminated iron core 12 such that the coil axis of the compensating element 20 matches the coil axis. Compensation element 20
Is formed by winding a compensating coil 22 around a winding frame 21 formed in the same shape as the magnetic core 13. The winding frame 21 is formed of a non-magnetic insulator. The detecting coil 8 and the compensating coil 22 have the same number of turns, with the winding directions being opposite to each other. Then, the detection coil 8 and the compensation coil 2
The terminal 2 is connected in series with the terminal 8a and the terminal 22b connected so that the induced voltages cancel each other, and the remaining terminals 8b and 22a are used as output terminals.

【0019】このように構成されることから、主磁束Φ
1の一部は鉄心5の表面に密着して設けられた磁心13
に分流し、その分流磁束Φ2により検出コイル8に主磁
束Φ1の大きさ及び極性に応じた電圧が誘起される。一
方、補償素子20の磁心21は非磁性材で形成されてい
るため、主磁束Φ1の一部は補償素子20には分流しな
い。そして、主磁束Φ1のピーク付近で積層鋼板12か
ら漏れて鉄心外部を通る漏れ磁束Φaは、磁気飽和によ
り空心と実質的に等価な磁心13を通って検出コイル8
と鎖交する。しかし、その漏れ磁束Φaは、一方で、空
心と実質的に等価な非磁性の巻枠21を通って補償コイ
ル22と鎖交する。これにより、それらのコイル8,2
2に漏れ磁束Φaに応じた誘起電圧成分が発生するが、
それらは大きさが等しく、互いに向きが反対の関係にあ
ることからキャンセルされる。したがって、端子8bと
端子22a間に出力される出力電圧Vには、漏れ磁束Φ
aによる外乱パルスは含まれない。
With this configuration, the main magnetic flux Φ
Part 1 is a magnetic core 13 provided in close contact with the surface of the iron core 5.
And a voltage corresponding to the magnitude and polarity of the main magnetic flux Φ 1 is induced in the detection coil 8 by the divided magnetic flux Φ 2 . On the other hand, since the magnetic core 21 of the compensating element 20 is formed of a non-magnetic material, a part of the main magnetic flux Φ 1 does not flow to the compensating element 20. Then, the leakage magnetic flux Φa through core external leaks from the laminated steel 12 near the peak of the main magnetic flux [Phi 1 is detected through the air-core substantially equivalent to the core 13 by the magnetic saturation coil 8
Interlink with However, the leakage magnetic flux Φa, on the other hand, links with the compensation coil 22 through a non-magnetic bobbin 21 substantially equivalent to the air core. Thereby, those coils 8, 2
2, an induced voltage component corresponding to the leakage magnetic flux Φa is generated,
They are canceled because they are equal in size and opposite in direction. Therefore, the output voltage V output between the terminal 8b and the terminal 22a includes the leakage flux Φ
The disturbance pulse due to a is not included.

【0020】その結果、前述した実施形態と同様に、図
4の出力電圧Vが得られるから、変換用変圧器の偏磁評
価装置又は電力変換システムに適用して、変圧器の偏磁
量を精度よく、信頼性を持って評価することができ、変
圧器の偏磁抑制制御を安定に行うことができる。
As a result, the output voltage V of FIG. 4 is obtained in the same manner as in the above-described embodiment. The evaluation can be performed accurately and with reliability, and the control of suppressing the magnetization of the transformer can be stably performed.

【0021】(第4実施形態)図9,10に本発明の偏
磁検出素子の他の実施形態を適用した変換用変圧器の要
部の平面図と断面図を示す。本実施形態は、図7,8に
示した実施形態と同様に、漏れ磁束によって偏磁検出素
子に発生する外乱パルス成分を補償素子で検出して補償
することにより、漏れ磁束の影響を排除することにあ
る。図9は、偏磁検出素子6と補償素子23の取付け状
態を平面的に示したものであり、図10は図9の線X−X
における断面図である。それらの図に示すように、偏磁
検出素子6は、図7と同様に形成され、積層鉄心12の
表面に密着して取り付けられている。補償素子23は、
偏磁検出素子6とコイル軸を一致させて積層鉄心12に
取り付けられている。補償素子23は、磁心13と同一
の形状に形成された巻枠21に補償コイル24を巻回し
て形成されている。巻枠21は、非磁性の絶縁物で形成
されている。そして、検出コイル8と補償コイル24の
誘起電圧は、それぞれ端子8a、8bと、端子22a、
22bから演算手段25に入力されている。
(Fourth Embodiment) FIGS. 9 and 10 show a plan view and a cross-sectional view of a main part of a conversion transformer to which another embodiment of a magnetic field detecting element of the present invention is applied. In the present embodiment, similarly to the embodiments shown in FIGS. 7 and 8, the influence of the leakage magnetic flux is eliminated by detecting and compensating for a disturbance pulse component generated in the demagnetization detecting element by the leakage magnetic flux. It is in. FIG. 9 is a plan view showing a state of attachment of the magnetic field detecting element 6 and the compensating element 23, and FIG. 10 is a line XX of FIG.
FIG. As shown in these figures, the magnetic field detecting element 6 is formed in the same manner as in FIG. 7, and is attached to the surface of the laminated iron core 12 in close contact. The compensating element 23
It is attached to the laminated core 12 with the coil axis coincident with the magnetic field detecting element 6. The compensating element 23 is formed by winding a compensating coil 24 around a winding frame 21 formed in the same shape as the magnetic core 13. The winding frame 21 is formed of a non-magnetic insulator. Then, the induced voltages of the detection coil 8 and the compensation coil 24 are respectively connected to the terminals 8a and 8b and the terminals 22a and 22a.
22b is input to the calculating means 25.

【0022】このように構成されることから、図7実施
形態と同様に、偏磁検出素子6には、分流磁束Φ2の大
きさ及び極性に応じた電圧と、漏れ磁束Φaに応じた電
圧が重畳した電圧V1が誘起される一方、補償素子20
には、漏れ磁束Φaに応じた電圧V2が誘起される。演
算装置25は、それらの電圧V1とV2を取り込み、次式
(1)により、分流磁束Φ2の大きさ及び極性に応じた
電圧Vを求める。
With this configuration, similarly to the embodiment shown in FIG. 7, the bias detecting element 6 has a voltage corresponding to the magnitude and polarity of the shunt magnetic flux Φ 2 and a voltage corresponding to the leakage magnetic flux Φa. There while voltages V 1 obtained by superimposing is induced, the compensation element 20
, A voltage V 2 corresponding to the leakage magnetic flux Φa is induced. The arithmetic unit 25 takes in these voltages V 1 and V 2 , and obtains a voltage V according to the magnitude and polarity of the shunt magnetic flux Φ 2 by the following equation (1).

【0023】 V=V1−k・V2 (1) ここで、kは、漏れ磁束Φaによる誘起電圧を完全にキ
ャンセルするための調整係数であり、検出コイル8と補
償コイル24の巻数、有効断面積等の差を調整するため
のものである。
V = V 1 −k · V 2 (1) Here, k is an adjustment coefficient for completely canceling the induced voltage due to the leakage magnetic flux Φa, and the number of turns of the detection coil 8 and the compensation coil 24 is effective. This is for adjusting a difference in cross-sectional area or the like.

【0024】これにより、演算装置25から出力される
電圧Vには、前述した実施形態と同様に、図4の出力電
圧Vが得られるから、変換用変圧器の偏磁評価装置又は
電力変換システムに適用して、変圧器の偏磁量を精度よ
く、信頼性を持って評価することができ、変圧器の偏磁
抑制制御を安定に行うことができる。
As a result, the output voltage V shown in FIG. 4 is obtained for the voltage V output from the arithmetic unit 25 in the same manner as in the above-described embodiment. In this case, the amount of magnetization of the transformer can be accurately and reliably evaluated, and the control of suppressing the magnetization of the transformer can be stably performed.

【0025】(第5実施形態)本実施形態は図示してい
ないが、図9に示した偏磁検出素子6の出力電圧V1
ら、演算により漏れ磁束Φaに応じた電圧成分を除去す
るものである。つまり、図5(a)、(b)に示した出
力電圧Vの波形図において、主磁束Φ1の零点付近で現
われるパルス状電圧の時間勾配dv1/dtは、漏れ磁
束Φaが鎖交して誘起された外乱パルスの時間勾配dv
2/dtよりも大きいと考えられる。その理由は、主磁
束Φ1の零点付近では、偏磁検出素子6が飽和していな
いこと、及び磁心13の透磁率が高いから、分流磁束Φ
2が集中して急激に増加するのに対し、主磁束Φ1のピー
ク付近では偏磁検出素子6が飽和しており、透磁率がか
なり小さくなっているため、漏れ磁束Φaは集中せずに
緩やかに増加するためである。
(Fifth Embodiment) Although this embodiment is not shown, a voltage component corresponding to the leakage magnetic flux Φa is removed by calculation from the output voltage V 1 of the magnetic field detecting element 6 shown in FIG. It is. In other words, in the waveform diagrams of the output voltage V shown in FIGS. 5A and 5B, the time gradient dv 1 / dt of the pulse-like voltage appearing near the zero point of the main magnetic flux Φ 1 is such that the leakage magnetic flux Φa interlinks. Gradient dv of the disturbance pulse induced by
It is considered to be larger than 2 / dt. The reason is that near the zero point of the main magnetic flux Φ 1 , the shunting magnetic flux Φ 1 is not saturated because the magnetic polarization detecting element 6 is not saturated and the magnetic permeability of the magnetic core 13 is high.
2 is concentrated and sharply increases, whereas the magnetic flux detecting element 6 is saturated near the peak of the main magnetic flux Φ 1 and the magnetic permeability is considerably small, so that the leakage magnetic flux Φa is not concentrated. This is because the increase is gradual.

【0026】そこで、演算装置25により、出力電圧V
の時間勾配dV/dtを求め、これが所定の値よりも小
さい場合には、外乱とみなして、その部分の電圧パルス
を強制的に零にする。これにより、図9の実施形態と同
様の効果が得られる。
The output voltage V is calculated by the arithmetic unit 25.
Is determined, and if this is smaller than a predetermined value, it is regarded as a disturbance, and the voltage pulse in that portion is forcibly set to zero. Thereby, the same effect as that of the embodiment of FIG. 9 can be obtained.

【0027】(第6実施形態)図11,12に、それぞ
れ本発明に係る偏磁検出素子の磁心の形状の実施形態を
示す。図11において、磁心27の脚部(斜線で囲まれ
た部分)は積層鋼板12に接触して取り付けられている
が、この部分の接触面積を大きくして、主磁束Φ1から
分流する分流磁束Φ2に対する磁気抵抗を小さくするこ
とが好ましい。これらは、図6,7,9等の実施形態に
適用できる。図1の実施形態の場合は、図12に示す磁
心28のように、脚部28a,bを大きく形成すること
が好ましい。また、これらに限られるものではなく、磁
心と鉄心の接触面積を広くできる形状全般が適用可能で
ある。
(Sixth Embodiment) FIGS. 11 and 12 show embodiments of the shape of the magnetic core of the magnetic field detecting element according to the present invention. 11, shunt the magnetic flux but the legs of the magnetic core 27 (portion surrounded by oblique lines) is mounted in contact with the laminated steel 12, the contact area of this portion is large and diverted from the main magnetic flux [Phi 1 it is preferable to reduce the magnetic resistance to the [Phi 2. These can be applied to the embodiments shown in FIGS. In the case of the embodiment shown in FIG. 1, it is preferable to form the leg portions 28a and 28b large as in the magnetic core 28 shown in FIG. In addition, the shape is not limited to these, and any shape that can increase the contact area between the magnetic core and the iron core can be applied.

【0028】また、偏磁検出素子の磁心の材料は、例え
ば、鉄、ニッケル合金であるパーマロイが使用できる
他、非晶質磁性材料(アモルファス)も適用可能であ
る。さらに、磁心の厚み、寸法等は特に規定するもので
はなく、例えば薄板を積層して使用することもできる。
As the material of the magnetic core of the magnetic field detecting element, for example, permalloy which is an iron or nickel alloy can be used, and an amorphous magnetic material (amorphous) can also be used. Further, the thickness, dimensions, etc. of the magnetic core are not particularly specified, and for example, thin plates can be used in a laminated state.

【0029】また、偏磁検出素子は、変圧器鉄心の積層
鋼板の間に設置するだけでなく、鉄心の表面に設置する
こともできる。変圧器の鉄心主脚、側脚の他、上下ヨー
クに取り付けてもよい。
Further, the magnetic field detecting element can be installed not only between the laminated steel plates of the transformer core but also on the surface of the iron core. The transformer may be attached to the upper and lower yokes in addition to the iron core main legs and side legs.

【0030】(第7実施形態)図13に、本発明に係る
偏磁量評価装置の一実施形態の構成図を示す。本例は、
偏磁検出素子の出力から漏れ磁束Φaによる外乱パルス
成分を除去してなる出力電圧に基づいて偏磁量を評価す
るようになっている。図示のように、偏磁量評価装置は
偏磁検出素子6と演算装置9とから構成され、演算装置
9は偏磁検出素子6の出力電圧Vを所定のレベルに増幅
する増幅器30と、増幅器30の出力をアナログ/ディ
ジタル変換するA/D変換器31と、A/D変換器31
の出力信号に基づいて変圧器鉄心5の偏磁量を評価する
演算部32とからなる。
(Seventh Embodiment) FIG. 13 shows a configuration diagram of an embodiment of an apparatus for evaluating the amount of magnetization according to the present invention. In this example,
The amount of demagnetization is evaluated based on an output voltage obtained by removing a disturbance pulse component due to the leakage magnetic flux Φa from the output of the demagnetization detecting element. As shown in the figure, the demagnetization amount evaluation device includes a demagnetization detection element 6 and a calculation device 9. The calculation device 9 includes an amplifier 30 that amplifies the output voltage V of the demagnetization detection device 6 to a predetermined level, and an amplifier. An A / D converter 31 for performing analog / digital conversion of the output of the A / D converter 30;
And an operation unit 32 for evaluating the amount of magnetic polarization of the transformer core 5 based on the output signal of the transformer core 5.

【0031】演算部32は、ディジタル値に変換された
偏磁検出素子6の出力電圧Vから、図14に示すΔt1
とΔt2を求め、例えば、次式(2)により偏磁量Φdc
を求める。
The operation unit 32 calculates the Δt 1 shown in FIG. 14 from the output voltage V of the magnetic field detecting element 6 converted into a digital value.
And Δt 2 are obtained, and for example, the amount of bias Φdc is calculated by the following equation (2).
Ask for.

【0032】 Φdc=Φmax・sin{(Δt1−Δt2)/(Δt1+Δt2)} (2) または、図14の最下段に示した波形のように、演算部
32において、ディジタル値に変換された偏磁検出素子
6の出力電圧Vを積分し、これにより偏磁検出素子6に
鎖交する磁束∫Vdtを求め、その磁束の波形が零レベ
ルと交差する点の間隔Δt1’とΔt2’から(2)式と
同様にして、偏磁量Φdcを求めることができる。この方
法は、変換用変圧器の励磁電圧がPWM波形等の非正弦
波の場合に有効である。つまり、PWM波形等の場合、
偏磁検出素子の鎖交磁束には主磁束の零点付近以外でも
急激な変化があるため、主磁束の零点付近以外でもパル
ス状電圧が発生する可能性があり、出力電圧Vの波形か
らΔt1とΔt2を一義的に求めることができなくなる
が、このような場合でも磁束∫Vdtは一義的に求まる
ので、励磁電圧が歪んでいる場合であっても偏磁量を求
めることができる。
Φdc = Φmax · sin {(Δt 1 −Δt 2 ) / (Δt 1 + Δt 2 )} (2) Alternatively, as shown in the waveform at the bottom of FIG. The converted output voltage V of the magnetic field detecting element 6 is integrated, thereby obtaining a magnetic flux ∫Vdt linking to the magnetic field detecting element 6, and the interval Δt 1 ′ between the points where the waveform of the magnetic flux crosses the zero level is obtained. From Δt 2 ′, the amount of bias Φdc can be obtained in the same manner as in equation (2). This method is effective when the exciting voltage of the conversion transformer is a non-sine wave such as a PWM waveform. That is, in the case of a PWM waveform or the like,
Since the flux linkage of the polarization磁検detecting element there is a sudden change other than the vicinity of zero of the main magnetic flux, there is a possibility that the pulsed voltage other than the vicinity of the zero point of the main magnetic flux is generated, Delta] t 1 from the waveform of the output voltage V And Δt 2 cannot be uniquely determined. However, even in such a case, the magnetic flux ∫Vdt is uniquely determined. Therefore, even when the excitation voltage is distorted, the amount of magnetization can be determined.

【0033】なお、図13において、偏磁検出素子6の
出力電圧Vが十分大きい場合は、増幅器30を省略して
差し支えない。また、演算部32における偏磁量算出方
法についても、上述した方法に限られるものではない。
In FIG. 13, when the output voltage V of the magnetic field detecting element 6 is sufficiently large, the amplifier 30 may be omitted. Further, the method of calculating the amount of magnetization in the arithmetic unit 32 is not limited to the above-described method.

【0034】(第8〜10実施形態)図15,16,1
7に、本発明に係る偏磁量評価装置を適用した電力変換
システムの応用例をそれぞれ示す。図15は、直流送電
システムに応用した場合の概念構成図である。図におい
て、交直変換器41,42は交流を直流に、あるいは直
流を交流に変換する変換器であり、直流送電線43を介
して相互に接続されるとともに、それぞれ変換用変圧器
44、45を介して交流系統に接続されている。変換用
変圧器44,45にはそれぞれ偏磁評価装置46,47
が接続されている。偏磁評価装置46,47は前述した
実施形態のいずれかが適用され、それぞれ変換用変圧器
44,45の直流偏磁量Φdcを求めて制御装置48,4
9に出力するようになっている。制御装置48,49で
は、入力される偏磁量Φdcを打ち消すように交直変換器
41,42を構成する半導体スイッチ素子の点弧タイミ
ングを修正して、交直変換器41,42に指令を送る。
これにより、変換用変圧器44,45の直流偏磁が解消
され、直流偏磁に伴う不都合を防止することができる。
(Eighth to tenth embodiments) FIGS. 15, 16, and 1
FIG. 7 shows an application example of a power conversion system to which the demagnetization amount evaluation device according to the present invention is applied. FIG. 15 is a conceptual configuration diagram when applied to a DC power transmission system. In the figure, AC / DC converters 41 and 42 are converters for converting alternating current to direct current or direct current to alternating current. Connected to the AC system via The transformers for conversion 44, 45 are provided with magnetic polarization evaluation devices 46, 47, respectively.
Is connected. Any of the above-described embodiments is applied to the magnetic polarization evaluation devices 46 and 47.
9 is output. The control devices 48 and 49 correct the firing timing of the semiconductor switch elements constituting the AC / DC converters 41 and 42 so as to cancel the input magnetic flux Φdc, and send commands to the AC / DC converters 41 and 42.
As a result, the DC bias of the conversion transformers 44 and 45 is eliminated, and the inconvenience associated with the DC bias can be prevented.

【0035】図16は、無効電力補償システムに応用し
た場合の概念構成図である。電力変換器51は変換用変
圧器52を介して電力系統53に接続されている。ま
た、電力変換器51には、例えばコンデンサ等の起動用
電源54が接続されている。変換用変圧器52には偏磁
評価装置55が接続されている。偏磁評価装置55は前
述した実施形態のいずれかが適用され、変換用変圧器5
2の直流偏磁量Φdcを求めて制御装置56に出力する。
制御装置56では、入力される偏磁量Φdcを打ち消すよ
うに電力変換器51を構成する半導体スイッチ素子の点
弧タイミングを修正制御する。これにより、変換用変圧
器44,45の直流偏磁が解消され、直流偏磁に伴う不
都合を防止して、所期の無効電力補償を安定に行うこと
ができる。
FIG. 16 is a conceptual configuration diagram when applied to a reactive power compensation system. The power converter 51 is connected to a power system 53 via a conversion transformer 52. The power converter 51 is connected to a start-up power supply 54 such as a capacitor. A polarization evaluation device 55 is connected to the conversion transformer 52. Any one of the above-described embodiments is applied to the magnetic bias evaluation device 55, and the conversion transformer 5
Then, the DC bias amount Φdc is obtained and output to the control device 56.
The control device 56 corrects and controls the ignition timing of the semiconductor switch element included in the power converter 51 so as to cancel the input amount of bias Φdc. As a result, the DC bias of the conversion transformers 44 and 45 is eliminated, the inconvenience associated with the DC bias is prevented, and the desired reactive power compensation can be stably performed.

【0036】なお、図16において、起動用電源54の
代わりに、電池、SMES等の電力貯蔵装置を用いれ
ば、電力貯蔵システムとして使用することができ、負荷
平準化に利用できる。
In FIG. 16, if a power storage device such as a battery or SMES is used in place of the starting power supply 54, it can be used as a power storage system and can be used for load leveling.

【0037】図17は、位相調整システムに応用した場
合の概念構成図である。図において、電力変換器61は
順変換及び逆変換の機能を有し、調整用変圧器62を介
して交流系統63に接続されるとともに、交流系統63
に直列接続された直列変圧器64に接続されている。そ
して、直列変圧器64には偏磁評価装置65が接続され
ている。偏磁評価装置65は前述した実施形態のいずれ
かが適用され、直列変圧器65の直流偏磁量Φdcを求め
て制御装置66に出力する。制御装置66では、入力さ
れる偏磁量Φdcを打ち消すように電力変換器61を構成
する半導体スイッチ素子の点弧タイミングを修正制御す
る。
FIG. 17 is a conceptual configuration diagram when applied to a phase adjustment system. In the figure, a power converter 61 has a function of forward conversion and reverse conversion, and is connected to an AC system 63 via a transformer 62 for adjustment.
Are connected to a series transformer 64 connected in series. The series transformer 64 is connected to a magnetic bias evaluation device 65. Any one of the above-described embodiments is applied to the magnetic polarization evaluation device 65, and the DC magnetic polarization amount Φdc of the series transformer 65 is obtained and output to the control device 66. The control device 66 corrects and controls the ignition timing of the semiconductor switch element included in the power converter 61 so as to cancel the input amount of bias Φdc.

【0038】このように構成される位相調整器によれ
ば、電力変換器61により直列変圧器64を介して、電
力系統63の両端の対地電圧V11、V12に対して任意の
位相差を有する電圧Vsを電力系統63に印加し、V11
とV12の位相差を任意に調整することができる。そし
て、偏磁評価装置65と制御装置66の作用により、直
列変圧器65の直流偏磁が解消され、直流偏磁に伴う不
都合を防止して、所期の位相調整を安定に行うことがで
きる。
According to the phase adjuster configured as described above, the power converter 61 applies an arbitrary phase difference to the ground voltages V 11 and V 12 at both ends of the power system 63 via the series transformer 64. Is applied to the power system 63, and V 11
It is possible to arbitrarily adjust the phase difference between V 12 and. Then, the DC bias of the series transformer 65 is eliminated by the action of the bias evaluation device 65 and the control device 66, and the inconvenience associated with the DC bias can be prevented, and the desired phase adjustment can be stably performed. .

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、変圧器の偏磁量等を検
出する偏磁検出素子に鎖交する漏れ磁束の影響を排除す
ることができる。
According to the present invention, it is possible to eliminate the influence of the leakage magnetic flux interlinked with the polarization detecting element for detecting the amount of magnetic polarization of the transformer.

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

【図1】本発明の偏磁評価装置を適用してなる一実施形
態の電力変換システムの全体構成図を示す。
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a power conversion system according to an embodiment to which a magnetic field evaluation device of the present invention is applied.

【図2】図1に係る偏磁検出素子を拡大して示した斜視
図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a magnetic field detecting element according to FIG. 1;

【図3】図2の線III−IIIにおける断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】図1の実施形態における各部の動作波形図であ
る。
4 is an operation waveform diagram of each section in the embodiment of FIG.

【図5】図4と対比するために示した従来の各部の動作
波形図例である。
FIG. 5 is an example of an operation waveform diagram of each unit of the related art shown for comparison with FIG.

【図6】本発明に係るシールド方式の偏磁検出素子の実
施形態の断面図を示す。
FIG. 6 shows a sectional view of an embodiment of a shield type magnetic field detecting element according to the present invention.

【図7】本発明に係る補償方式の偏磁検出素子の実施形
態の取付け平面図を示す。
FIG. 7 is a mounting plan view of an embodiment of a compensation type magnetic field detecting element according to the present invention.

【図8】図7の線VIII−VIIIにおける断面図を示す。FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7;

【図9】本発明に係る補償方式の偏磁検出素子の他の実
施形態の取付け平面図を示す。
FIG. 9 is a mounting plan view of another embodiment of the compensation type magnetic field detecting element according to the present invention.

【図10】図9の線X−Xにおける断面図を示す。FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9;

【図11】本発明に係る偏磁検出素子の磁心の実施形態
を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing an embodiment of a magnetic core of the magnetic field detecting element according to the present invention.

【図12】本発明に係る偏磁検出素子の磁心の他の実施
形態を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing another embodiment of the magnetic core of the bias detecting element according to the present invention.

【図13】本発明の偏磁評価装置の一実施形態の全体構
成図である。
FIG. 13 is an overall configuration diagram of an embodiment of a magnetic polarization evaluation device of the present invention.

【図14】図13の偏磁評価装置の動作を説明するため
の波形図である。
FIG. 14 is a waveform chart for explaining the operation of the bias evaluation apparatus of FIG. 13;

【図15】本発明の偏磁評価装置を適用してなる直流送
電システムの一実施形態の概念構成図である。
FIG. 15 is a conceptual configuration diagram of an embodiment of a DC power transmission system to which the magnetic polarization evaluation device of the present invention is applied.

【図16】本発明の偏磁評価装置を適用してなる無効電
力補償システムの一実施形態の概念構成図である。
FIG. 16 is a conceptual configuration diagram of an embodiment of a reactive power compensation system to which the magnetic field evaluation device of the present invention is applied.

【図17】本発明の偏磁評価装置を適用した位相調整シ
ステムの一実施形態の概念構成図である。
FIG. 17 is a conceptual configuration diagram of an embodiment of a phase adjustment system to which the magnetic polarization evaluation device of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 変換用変圧器 4 電力変換器 5 鉄心 6 偏磁検出素子 7 磁心 8 検出コイル 9 演算装置 10 偏磁評価装置 11 制御装置 12 積層鋼板 13 磁心 14 シールド部材 15 磁心 20、23 補償素子 21 巻枠 22、24 補償コイル 27、28 磁心 30 増幅器 31 A/D変換器 32 演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transformer for conversion 4 Power converter 5 Iron core 6 Magnetic polarization detecting element 7 Magnetic core 8 Detecting coil 9 Computing device 10 Magnetic polarization evaluating device 11 Controller 12 Laminated steel plate 13 Magnetic core 14 Shield member 15 Magnetic core 20, 23 Compensating element 21 Reel frame 22, 24 Compensation coil 27, 28 Magnetic core 30 Amplifier 31 A / D converter 32 Operation unit

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回し、変
圧器鉄心の内部又は表面に配置して変圧器の直流偏磁を
検出する偏磁検出素子において、前記磁心の両端部を平
行にかつ互いに反対方向に延在させ、前記検出コイルが
巻回されてなる部分を前記両端部に直交させて形成して
なることを特徴とする変圧器の偏磁検出素子。
1. A magnetic field detecting element for detecting a DC magnetic field of a transformer by arranging a detecting coil around a magnetic core of a magnetic material and arranging the detecting coil inside or on a surface of a transformer core, wherein both ends of the magnetic core are parallel to each other. A magnetic field detecting element for a transformer, wherein the detecting coil extends in opposite directions, and a portion formed by winding the detection coil is formed to be orthogonal to the both ends.
【請求項2】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回してな
る偏磁検出素子を変圧器鉄心の内部又は表面に配置して
なる変圧器において、前記偏磁検出素子の磁心の両端部
を前記変圧器鉄心の磁束方向に平行に、かつ互いに反対
方向に延在させ、前記検出コイルが巻回されてなる部分
を前記変圧器鉄心の磁束方向に直交させて形成してなる
ことを特徴とする変圧器。
2. A transformer in which a detection element formed by winding a detection coil around a magnetic core of a magnetic material is disposed inside or on a surface of a transformer core, wherein both ends of the magnetic core of the detection element are connected to each other. It extends parallel to the direction of magnetic flux of the transformer core and in the opposite direction to each other, and a portion formed by winding the detection coil is formed perpendicular to the direction of magnetic flux of the transformer core. Transformer.
【請求項3】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回してな
る偏磁検出素子を変圧器鉄心の内部又は表面に配置して
なる変圧器において、前記偏磁検出素子の磁心は、前記
検出コイルが巻回された部分及び両端部が前記変圧器鉄
心の磁束に平行に、かつ該両端部が前記変圧器鉄心に接
して配置され、該偏磁検出素子の周囲のうち前記変圧器
鉄心に接する面を除いて磁性材又は非磁性材のシールド
部材で覆われてなることを特徴とする変圧器。
3. A transformer in which a detection element formed by winding a detection coil around a magnetic core of a magnetic material is disposed inside or on a surface of a transformer core. The wound portion and both ends are arranged in parallel with the magnetic flux of the transformer core, and both ends thereof are arranged in contact with the transformer core, and are in contact with the transformer core in the periphery of the magnetic flux detecting element. A transformer characterized by being covered with a shield member made of a magnetic material or a non-magnetic material except for a surface.
【請求項4】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回してな
る偏磁検出素子を変圧器鉄心の内部又は表面に配置して
なる変圧器において、空心又は非磁性材の巻枠に補償コ
イルを巻回してなる補償素子を前記偏磁検出素子と同様
に配置し、前記磁心と前記巻枠は、前記各コイルが巻回
された部分及び両端部が前記変圧器鉄心の磁束に平行
に、かつ該両端部が前記変圧器鉄心に接して配置され、
前記検出コイルと前記補償コイルは、同一の形状に形成
されるとともに、前記検出コイルの誘起電圧から前記補
償コイルの誘起電圧を減ずるように結線されてなること
を特徴とする変圧器。
4. A transformer in which a detection element formed by winding a detection coil around a magnetic core made of a magnetic material is disposed inside or on a surface of a transformer core, wherein a compensating coil is provided on an air core or a non-magnetic material winding frame. The wound compensating element is arranged in the same manner as the magnetic deflector detecting element, and the magnetic core and the winding frame have the wound portions and both ends of each coil parallel to the magnetic flux of the transformer core, and The two ends are disposed in contact with the transformer core,
The transformer, wherein the detection coil and the compensation coil are formed in the same shape, and are connected so that the induced voltage of the compensation coil is subtracted from the induced voltage of the detection coil.
【請求項5】 変圧器の鉄心の内部又は表面に、磁性材
の磁心に検出コイルを巻回してなる偏磁検出素子を配置
し、前記検出コイルに誘起される電圧に基づいて、前記
鉄心内を通る磁束の偏磁量と極性を算出する偏磁量評価
装置において、前記検出コイルに前記鉄心を成す積層鋼
板の外部を通る磁束が鎖交しないように当該検出コイル
を配置したことを特徴とする偏磁量評価装置。
5. A polarized magnetic field detecting element, which is formed by winding a detecting coil around a magnetic core made of a magnetic material, is disposed inside or on the surface of an iron core of a transformer. In the magnetic flux evaluation device for calculating the magnetic flux and the polarization of the magnetic flux passing therethrough, the detection coil is arranged so that the magnetic flux passing outside the laminated steel sheet forming the iron core does not interlink with the detection coil. Magnetic deflection amount evaluation device.
【請求項6】 請求項5に記載の偏磁量評価装置におい
て、前記偏磁検出素子の磁心の両端部が前記変圧器鉄心
の磁束方向に平行に、かつ互いに反対方向に延在され、
前記検出コイルが巻回されてなる部分が前記変圧器鉄心
の磁束方向に直交させて形成されてなることを特徴とす
る偏磁量評価装置。
6. An apparatus for evaluating the amount of magnetic polarization according to claim 5, wherein both ends of a magnetic core of said magnetic field detecting element extend in a direction parallel to a magnetic flux direction of said transformer core and in directions opposite to each other,
A magnetic flux evaluation device, wherein a portion formed by winding the detection coil is formed to be orthogonal to a magnetic flux direction of the transformer core.
【請求項7】 請求項5に記載の偏磁量評価装置におい
て、 前記偏磁検出素子が、前記変圧器鉄心に接する面を除い
て磁性材又は非磁性材のシールド部材で覆われてなるこ
とを特徴とする直流偏磁量評価装置。
7. The device for evaluating the amount of magnetic polarization according to claim 5, wherein the magnetic field detecting element is covered with a shield member made of a magnetic material or a non-magnetic material except for a surface in contact with the transformer core. DC bias amount evaluation device characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回してな
る偏磁検出素子を変圧器の鉄心の内部又は表面に配置
し、前記検出コイルの出力に基づいて前記変圧器の偏磁
を評価する偏磁評価装置において、非磁性材の巻枠に補
償コイルを巻回してなる補償素子を前記偏磁検出素子と
同様に配置し、前記磁心と前記巻枠は、前記各コイルが
巻回された部分及び両端部が前記変圧器鉄心の磁束に平
行に、かつ該両端部が前記変圧器鉄心に接して配置さ
れ、前記検出コイルと前記補償コイルの出力に基づいて
前記変圧器の偏磁を評価することを特徴とする偏磁評価
装置。
8. A magnetism detecting element formed by winding a detection coil around a magnetic core of a magnetic material is disposed inside or on a surface of an iron core of a transformer, and evaluates the magnetism of the transformer based on an output of the detection coil. In the biased magnetic field evaluation device, a compensating element formed by winding a compensating coil around a non-magnetic material winding frame is arranged in the same manner as the biased magnetic field detecting element, and the magnetic core and the winding frame are each wound with the respective coils. Parts and both ends thereof are arranged in parallel with the magnetic flux of the transformer core, and both ends thereof are arranged in contact with the transformer core, and demagnetize the transformer based on outputs of the detection coil and the compensation coil. An evaluation apparatus for magnetic declination characterized by performing evaluation.
【請求項9】 磁性材の磁心に検出コイルを巻回してな
る偏磁検出素子を変圧器の鉄心の内部又は表面に配置
し、前記検出コイルの出力に基づいて前記変圧器の偏磁
を評価する偏磁評価装置において、前記検出コイルの出
力の変化率を検出し、該変化率が設定値以上になる時間
間隔を求めて、該求めた時間間隔の変化に基づいて前記
変圧器の偏磁を評価することを特徴とする偏磁評価装
置。
9. A polarization detecting element, which is formed by winding a detection coil around a magnetic core of a magnetic material, is disposed inside or on the surface of an iron core of a transformer, and evaluates the polarization of the transformer based on the output of the detection coil. The change rate of the output of the detection coil is detected, a time interval at which the change rate becomes equal to or more than a set value is obtained, and the magnetic bias of the transformer is determined based on the change of the obtained time interval. A magnetic polarization evaluation device characterized by evaluating the following.
【請求項10】 請求項5乃至9のいずれかに記載の偏
磁評価装置において、前記偏磁検出素子の磁心が、鉄・
ニッケル合金又は非晶質磁性材料で形成されたことを特
徴とする偏磁評価装置。
10. The magnetic deflecting evaluation device according to claim 5, wherein the magnetic core of the magnetic deflecting detecting element is made of iron.
An apparatus for evaluating magnetic polarization, comprising a nickel alloy or an amorphous magnetic material.
【請求項11】 半導体スイッチ素子を用いてなる電力
変換器と、該電力変換器の交流側に接続される変換用変
圧器と、該変換用変圧器の偏磁を評価する偏磁評価装置
と、該偏磁評価装置の評価に基づいて前記変換用変圧器
の偏磁を打ち消すように前記電力変換器を制御する偏磁
抑制制御手段とを備えてなる電力変換システムにおい
て、前記偏磁評価装置が請求項5乃至9のいずれかに記
載の偏磁評価装置であることを特徴とする電力変換シス
テム。
11. A power converter using a semiconductor switching element, a conversion transformer connected to the AC side of the power converter, and a magnetic polarization evaluation device for evaluating magnetic polarization of the conversion transformer. A depolarization suppression control unit that controls the power converter so as to cancel the depolarization of the conversion transformer based on the evaluation of the depolarization evaluation device. A power conversion system, characterized in that the device is the polarization evaluation device according to any one of claims 5 to 9.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003004829A (en) * 2001-06-25 2003-01-08 Sony Precision Technology Inc Apparatus for measuring magnetic flux
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WO2022037871A1 (en) * 2020-08-20 2022-02-24 Robert Bosch Gmbh Magnetic component for an electrical and/or electronic module

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