WO1995033270A1 - Dispositif d'ajustage electrique - Google Patents

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WO1995033270A1
WO1995033270A1 PCT/JP1995/000992 JP9500992W WO9533270A1 WO 1995033270 A1 WO1995033270 A1 WO 1995033270A1 JP 9500992 W JP9500992 W JP 9500992W WO 9533270 A1 WO9533270 A1 WO 9533270A1
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Nariisa Imoto
Original Assignee
Nariisa Imoto
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings

Definitions

  • the present invention relates to a power supply or current adjusting means indispensable for a dust control device such as a stabilized power supply device, a motor control device, a power control device, and various power supply devices.
  • a dust control device such as a stabilized power supply device, a motor control device, a power control device, and various power supply devices.
  • ⁇ Power supply ⁇ A new type of static voltage or current regulator (hereinafter abbreviated as “electric regulator”) that does not emit harmonic current and that is relatively easy to achieve high accuracy. Background art
  • the control method of the conventional electric cocoon adjuster is mainly CVT method, sliding method, magnetic amplifier method, tap switching method, thyristor phase control method, and switching method.
  • the main performances required for the electric controller of the electric control device are high efficiency, high speed response, small shoes, no power supply harmonics, no limitation on the load power factor, easy accuracy, reliability, and low cost.
  • ⁇ It is a stationary type.
  • the repair frequency is high because there are moving parts instead of the stationary type. Lack of reliability ⁇ Efficiency ⁇ High-speed response ⁇ Small shoes S ⁇ High accuracy is limited.
  • the reliability is low because they are stationary, but they are very heavy, and there are limits to high efficiency, high speed response, small size, light weight, and high accuracy.
  • the tap switching method the switching time is long and the control resolution is poor, and the efficiency and the size of small shoes are limited.
  • the thyristor phase control method and switching method there are problems such as distortion of the output dragon pressure waveform, electromagnetic interference due to the generation of switching noise, higher harmonic currents, and a load with a poor power factor.
  • Efficiency improvement ⁇ High speed response ⁇ Small size S ⁇ High accuracy is limited.
  • the present invention provides a new type of electric adjustment which replaces the conventional electric regulator control methods such as the CVT method, the sliding method, the magnetic amplifier method, the tap switching method, the thyristor phase control method, and the switching method. It is intended to provide equipment.
  • the present invention further provides the performance required for the electric regulator of the electric control device, such as high efficiency, high speed response, small size, light power, no harmonics, and no limitation on the load power factor.
  • ⁇ Reliability ⁇ The purpose is to provide a static electric regulator with improved low cost. Disclosure of the invention
  • the transformer ratio is determined by the turns ratio of the transformer.
  • a plurality of windings are installed on a primary side or a secondary side or both a primary side and a secondary side of a transformer in order to vary a voltage to a low performance, and the windings are connected in series or in parallel.
  • the composite winding ratio between the primary side and the secondary side can be continuously varied by switching with an arbitrary combination of.
  • the number of combinations becomes 2 n (where n is the number of windings),
  • n is the number of windings
  • the number of turns can be adjusted over a wider range with fewer windings. For example, 16 windings with 4 windings, 256 windings with 8 windings, and 1024 combinations with 10 windings are possible.
  • FIGS. 1, 2 and 3 are main lightning circuit block diagrams of a preferred electric regulator according to the present invention, respectively.
  • FIG. 1 is a block diagram of a main electric circuit block of a preferred electric translator according to the present invention, which is made as an embodiment when the number of primary windings is six.
  • the AC power supply 1 as the input side of the primary side, and the primary winding with the secondary winding 37 and the winding ratio to the winding 37 of 1, 2, 4, 8, 16, and 32, respectively.
  • the combination of the transformer 3 provided with the windings 3 1, 32, 33, 34, 35, 36 and a plurality of windings on the primary side is connected to the switches 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28,
  • a winding switching operation unit 2 that switches between 29, 210, 211, and 212 to vary the number of composite windings on the primary side and consequently digitally continuously adjust the ratio of the number of windings to the number of secondary windings.
  • the winding ratio (al) to the secondary winding number can be continuously varied from 1 to 63 in a digital manner, so that if the input voltage is E1, the output voltage E2 is It becomes 1 and the voltage can be adjusted.
  • 1st winding 31, 3 The turns ratio of 2, 33, 34, 35, 36 to the secondary winding 37 can be arbitrarily determined according to the purpose without being 1, 2, 4, 8, 16, 32, respectively. If the number of boats on the line is two or more, it can be arbitrarily determined according to the purpose. It is also possible to provide taps on each winding or secondary winding of the primary winding to provide more complicated adjustment functions. The same function can be obtained by preparing multiple independent transformers instead of transformer 3 and making the same connection.
  • FIG. 2 is a block diagram of a main electric circuit of a preferred dragon regulator according to the present invention, which is made as an embodiment when the number of secondary windings is six.
  • the AC power supply 1 as the input voltage on the primary side, and the turns ratio to the primary winding 47 and the winding 47 are 0.011, 0.02, 0.04, 0.08
  • the combination of the transformer 4 provided with the primary windings 41, 42, 43, 44, 45, 46 of 0.16, 0.32 and the windings of the primary side plural switches 51, 52, 53, 54 , 55, 56, 57, 58, 59, 510, 511, 512 to change the number of composite windings on the secondary side and consequently digitally adjust the winding ratio to the primary winding 81 And a winding switching operation section 5.
  • the winding ratio (a 2) to the primary winding number can be digitally continuously changed from 0.01 to 0.63 by operating the winding switching operation unit 5, if the input voltage is E1, the output voltage E2 is E1X a It becomes 2, and it is possible to adjust the cocoon pressure with the resolution of E1X 0.01.
  • the turns ratio of the primary windings 41, 42, 43, 44, 45, 46 to the primary winding 47 is 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.16, 0. Even if it is not 32, it can be arbitrarily determined according to the purpose. If the number of secondary windings is two or more, it can be arbitrarily determined according to the purpose.
  • a tap may be provided on each of the secondary windings or the primary winding to provide a more complicated adjustment function. The same function can be obtained by preparing a plurality of independent transformers instead of the transformer 4 and making the same connection.
  • FIG. 3 shows an example in which the number of primary and secondary windings is six.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the main electric circuit block diagram of the preferred air conditioner according to the present invention.
  • the turns ratio of the AC power supply 1 as the input voltage on the primary side to the winding 67 having the minimum number of turns on the secondary side is 1, 2, 4, 8, 16, and 32, respectively.
  • the winding ratio of the primary winding 61, 62, 63, 64, 65, 66 and the minimum primary winding to winding 61 is 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.16, respectively.
  • the winding ratio (al) to the secondary winding number can be digitally continuously varied from 1 to 63, and by operating the winding switching operation unit 8, the primary winding number can be changed.
  • the combination of the turns ratio of each winding on the primary side and the secondary side can be arbitrarily determined according to the purpose.If the number of windings is two or more, respectively, it can be determined arbitrarily according to the purpose. Can be. It is possible to provide a more complicated adjustment function by providing taps on each winding on the primary side and the secondary side. Also, the same function can be obtained by preparing a plurality of independent transformers instead of the transformer 6 and making the same connection.
  • a constant voltage regulator is obtained. Also by monitoring the current When the winding switching operation unit is automatically operated, it also becomes a constant flow regulator.
  • the input voltage E1 on the primary side may be an AC signal of various voltages and currents such as a sensor signal, a detection signal, a control signal, etc., instead of an AC power supply, in which case it is effective as a signal converter. It is. Industrial applicability
  • the electric regulator according to the present invention by adopting a stabilized power supply device, a motor control device, a power control device, various power supply devices, and the like, achieves higher efficiency than the conventional technology.
  • High-speed response ⁇ Small size S ⁇ No power supply harmonics ⁇ No limitation of load power factor ⁇ High precision ⁇ ⁇ Reliability ⁇ Significant improvement such as cost reduction is possible and more in the industrial field Can have economic benefits.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

明 細 香
技術分野
本発明は、 安定化電源装置、 電動機制御装置、 電力制御装置、 各種電源 装置など鴛気制御装置に不可欠な電庄または電流調整手段に関し、 髙効率 •高速応答 ·小型輥 S ·負荷力率の制限が無い ·電源髙調波電流を出さず 高精度化も比較的簡単な新しい方式の静止型電圧または電流調整器 （以下 電気調整器と略称する） に閼する。 背景技術
今日、 電子機器は鼋子部品の小型化、 髙集積化により年々その機能，精 度を上げながら小型 ·輥 S ·低コスト ·髙効率化を実現している。 上記電 気制御装置などの場合電力変換器と言う性格上、 他の電子機器と同様の進 歩は困難であり、 基本的には古くからの技術をそのまま引き継いていると いうことやサイリスタ位相制御方式ゃスィツチング方式においてはスィ V チング時に引き起こす他の電子機器への電磁干渉やスイッチング時に発生 する高黼波鼋流が電力会社の電力系統へ及ぼす悪影響のためなどから、 従 来技術には大きな進歩は望めなかった。
従来の電気繭整器の制御方式は主に C V T方式、 摺動方式、 磁気増幅器 方式、 タップ切替方式、 サイリスタ位相制御方式、 スイッチング方式であ る。 電気制御装置の電気調整器に必要な主な性能は、 高効率 ·高速応答 · 小型鞋惫 ·電源高調波が無い ·負荷力率の制限が無い ·髙精度化が簡単 · 信頼性 ·低コスト ·静止型等である。
摺動方式の場合、 静止型ではなく可動部分があるため、 補修頻度が高く 信頼性に欠け、 髙効率化 ·高速応答化 ·小型鞋 S化 ·高精度化にも限界が ある。 C V T方式、 磁気増幅器方式の場合、 静止型であるため信頼性は髙 いが非常に重く、 高効率化 ·高速応答化 ·小型軽量化 ·高精度化に限界が ある。 タップ切替方式の場合、 切換時間が長く制御分解能が悪い、 又髙効 率化 ·小型鞋量化に限界がある。 サイリスタ位相制御方式、 スイッチング 方式の場合、 出力竜圧波形の歪、 スイッチング雑音発生による電磁干渉や 高調波電流の問超、 力率の悪い負荷には使えないという問題などがある。 又髙効率化 ·高速応答化 ·小型輊 S化 ·高精度化にも限界がある。
従って、 本発明は、 このような従来の電気調整器の制御方式である C V T方式、 摺動方式、 磁気増幅器方式、 タップ切替方式、 サイリスタ位相制 御方式、 スィツチング方式等に代わる新しい方式の電気調整器を提供する ことを目的としている。
また、 本発明は、 さらに電気制御装置の電気調整器に必要な性能である 高効率 ·高速応答 ·小型輕量 ·電源髙調波が無い ·負荷力率の制限が無い •高精度化が簡単 ·信頼性 ·低コスト等を改善した静止型の電気調整器を 提供することを目的としている。 発明の開示
交流電圧をある値から他の値に変換する場合、 変圧器を利用するのが最 良であることは衆知の事実である。 そして変圧比は変圧器の卷数比によつ て決まる。 本発明は、 電圧を髙性能に可変するため変圧器の 1次側または 2次側または 1次側と 2次側の両方に複数の卷線を設置しその卷線を直列 接続または並列接続等の任意の組合せによって切り換えて 1次側と 2次側 間の合成卷数比を連続可変可能な構成としている。
ディジタルの世界ではよく知られている 2進法で複数個の卷線を直列接 続によって組み合わせると、 その組合せ数は 2 n ( nは卷線の数） となり、 数少ない卷線でより広範囲に卷数比を調整することができる。 例えば、 4 個の卷線で 16通り、 8個の卷線で 256通り、 10個の巻線で 1024 通りの組合せが可能である。
このようなディジタル式可変卷数比変圧器を直列変圧器方式電圧調整器 の直列変圧器として使用するとさらに高性能な電圧繭整器が構成でき、 卷 数比の制御をマイク口コンピュータで行うことによって非常ににフレキシ ブルな制御が可能である。 図面の簡単な説明
第 1図、 第 2図及び第 3図は、 それぞれこの発明にかかわる好ましい電 気調整器の主要雷気回路プロック図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図は、 1次卷線の個数が 6個の場合の実施例としてつくられた、 この 発明にかかわる好ましい電気翻整器の主要電気回路プロック函である。 図 1 に示すように、 1次側の入力鼋庄としての交流電源 1と、 2次卷線 37、 卷 緣 37に対する卷数比がそれぞれ 1、 2、 4、 8、 16、 32の 1次卷線 3 1、 32、 33、 34、 35、 36を設けた変圧器 3と、 1次側複数個の卷 線の組合せをスィッチ 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 210、 211、 212で切り替えて 1次側の合成卷数を可変にし結 果的に 2次卷数に対する巻数比をディジタル的に連続調整する卷線切替操作 部 2とから成る。
卷線切替操作部 2の操作によって 2次卷数に対する卷数比 （a l) を 1か ら 63までテ'イジタル的に連続可変できるので、 入力電圧を E1とすると出 力電圧 E2は El÷ a 1となり電圧調整することができる。 1次卷線 31, 3 2、 33、 34、 35、 36の 2次卷線 37に対する卷数比はそれぞれ 1、 2、 4、 8、 16、 32でなくても目的に合わせて任意に決めることができ、 1次卷線の艇数も 2個以上であれば目的に合わせて任意に決めることができ る。 1次巻線のそれぞれの卷線又は 2次卷線にタップを設け、 より複雑な調 整機能を持たせることも可能である。 変圧器 3の代わりに独立した変圧器を 複数個用意して同様の接続をしても同等の機能が得られる。
第 2図は、 2次卷線の個数が 6個の場合の実施例としてつくられた、 この 発明にかかわる好ましい竜気調整器の主要電気回路プロック図である。 図 2 に示すよう、 1次側の入力電圧としての交流電源 1と、 1次卷線 47、 巻線 47に対する卷数比がそれぞれ 0. 01、 0. 02、 0. 04、 0. 08、 0. 16、 0. 32の 1次卷線 41、 42、 43、 44、 45、 46を設け た変圧器 4と、 1次側複数儷の卷線の組合せをスィッチ 51、 52、 53、 54、 55、 56、 57、 58、 59、 510、 511、 512で切り替え て 2次側の合成卷数を可変にし結果的に 1次卷数に対する卷数比をディジタ ル的に速続 81整する卷線切替操作部 5とから成る。
卷線切替操作部 5の操作によって 1次卷数に対する卷数比 （a 2) を 0. 01から 0. 63までディジタル的に連続可変できるので、 入力電圧を E1 とすると出力電圧 E2は E1X a 2となり、 E1X 0. 01の分解能で鷺圧繭 整することができる。 1次卷線 41、 42、 43、 44、 45、 46の 1次 巻線 47に対する卷数比はそれぞれ 0. 01、 0. 02、 0. 04、 0. 0 8、 0. 16、 0. 32でなくても目的に合わせて任意に決めることができ 、 2次巻線の個数も 2個以上であれば目的に合わせて任意に決めることがで きる。 2次卷線のそれぞれの卷線又は 1次巻線にタップを設け、 より複雑な 調整機能を持たせることも可能である。 変圧器 4の代わりに独立した変圧器 を複数個用意して同様の接続をしても同等の機能が得られる。
第 3図は、 1次 2次共卷線の個数がそれぞれ 6個の場合の実施例としてつ くられた、 この発明にかかわる好ましい鴛気調整器の主要電気回路プロック 図である。 図 3に示すように、 1次側の入力電圧としての交流電源 1と、 2 次側の最小卷数の卷線 67に対する卷数比がそれぞれ 1、 2、 4、 8、 16 、 32の 1次巻線 61、 62、 63、 64、 65、 66と 1次側の最小卷数 の卷線 61に対する巻数比がそれぞれ 0. 01、 0. 02、 0. 04、 0. 08、 0. 16、 0. 32の 2次卷線 67、 68、 69、 610、 611、 612とを設けた変圧器 6と、 1次側複数個の卷線の組合せをスィツチ 71 、 72、 73, 74、 75、 76、 77、 78、 79、 710、 711、 7 12で切り替えて 1次側の合成巻数を可変にし結果的に 2次巻数に対する卷 数比をディジタル的に連続調整する卷線切替操作部 7と、 2次側複数個の卷 線の組合せをスイッチ 81、 82、 83、 84、 85、 86、 87、 88、 89、 810、 811、 812で切り替えて 2次側の合成卷数を可変にし結 果的に 1次卷数に対する卷数比をディジタル的に連続調整する巻線切替操作 部 8とから成る。
卷線切替操作部 7の操作によって 2次卷数に対する卷数比 （a l) を 1か ら 63までディジタル的に連続可変でき又、 卷線切替操作部 8の操作によつ て 1次卷数に対する卷数比 （a 2) を 0. 01から 0. 63までディジタル 的に連続可変できるので、 入力電圧を E1とすと出力電圧 E 2は E IX a 2 ÷ a 1となり比較的広範囲な調整又は比較的微調整を行うことができる。 1次 側 2次側共各巻線の卷数比の組合せは れぞれ目的に合わせて任意に決める ことができ、 巻線の個数もそれぞれ 2個以上であれば目的に合わせて任意に 決めることができる。 1次側 2次側共各巻線にタップを設け、 より複雑な調 整機能を持たせることも可能である。 又、 変圧器 6の代わりに独立した変圧 器を複数個用意して同様の接続をしても同等の機能が得られる。
これらの実施例はいずれの場合も出力電圧を監視することによって卷線切 替操作部を自動操作すると定電圧調整器となる。 又電流を監視することによ つて卷線切替操作部を自動操作すると定罨流調整器にもなる。
また、 1次側の入力電圧 E 1としては交流電源でなくセンサ一信号、 検出信号、 制御信号等の種々の電圧 ·電流の交流信号であってもかまわず、 その場合は 信号変換器として有効である。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる電気調整器は、 安定化電源装置、 電動機制 御装置、 電力制御装置、 各種電源装置などに採用することによって、 従来の 技術と比較して、 高効率化 · 高速応答化 ·小型輊 S化 ·電源高調波が無い · 負荷力率の制限が無い ·高精度化 · 髙信頼化 ·低コスト化等の大幅な改善が 可能であり、 産業界においてより多方面に経済的効果をもたらすことができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 2次側に任意の卷数の卷線を 1個持ち、 1次卷線が複数個存在し 1次卷 線それぞれの卷数が最小卷数の 2倍、 4倍、 8倍、 、 2 Π 1倍 （I は
1次卷線の偭数） となるように構成した変庄器と、 その 1次側の合成卷数を 調整するために 1次側の各卷線の接続の組合せを切り替える卷線切替操作手 段と、 から成ることを特徴とする電気調整器。
2. 1次側に任意の卷数の巻線を 1個持ち、 2次卷線が複数個存在し 2次卷 線それぞれの卷数が最小卷数の 2倍、 4倍、 8倍、 、 2 m 1倍 （mは
2次卷線の個数） となるように構成した変圧器と、 その 2次側の合成卷数を 調整するために 2次側の各卷線の接続の組合せを切り替える巻線切替操作手 段と、 から成ることを特徴とする電気繭整器。
3 . 1次卷線が複数個存在しそれぞれの巻数が最小卷数の 2倍、 4倍、 8倍
、 、 2 n— 1倍 （nは 1次卷線の個数） となっており、 2次卷線も複 数個存在しそれぞれの卷数が最小卷数の 2倍、 4倍、 8倍、 、 倍 （mは 2次卷線の個数） となるように構成した変圧器と、 その 1次側の合 成巻数と 2次側の合成巻数をそれぞれ調整するために 1次卷線と 2次巻線の 各卷線の接続の組合せを切り替える卷線切替操作手段と、
から成ることを特徴とする電気調整器。
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