WO2021112112A1

WO2021112112A1 - カレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置

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Publication number: WO2021112112A1
Application number: PCT/JP2020/044795
Authority: WO
Inventors: 三紀夫鶴岡
Original assignee: Tdk株式会社
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-06-10
Also published as: JP2021090023A

Abstract

【課題】送電線に流れる電流が小さいときでも所望の電力を発電でき、電流が大きいときには余剰電力をできるだけ発生させないようにする。【解決手段】カレントトランス１０Ａは、送電線２に取り付け可能な磁性コア１１と、磁性コア１１に巻回された発電コイル１２及びフリーコイル１３と、フリーコイル１３の両端間に接続されたスイッチ回路１４と、発電コイル１２の両端間に現れる電圧に基づいてスイッチ回路１４を制御するスイッチ制御部１５とを備える。これにより、送電線２に流れる電流によって磁性コア１１に生じる磁束φ_１がフリーコイル１３によって低減される。また、送電線２に流れる電流が小さい場合には、スイッチ回路１４によってフリーコイル１３を無効化することができる。

Description

カレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置

　本発明は、カレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置並びに送電線監視システムに関する。

　送電線に取り付けられてその状態を監視するＩｏＴデバイスが知られている。例えば、特許文献１には、送電線の異常振動を検出するための振動検出装置が記載されている。振動検出装置の電源には、送電線の周囲に発生する磁界の変化による電磁誘導を利用した発電装置、あるいは太陽光発電装置が用いられている。

　また特許文献２には、電磁誘導方式の電源装置を用いた監視カメラシステムが記載されている。この監視カメラシステムは、送・配電線路に着脱可能に設けられ、電磁誘導方式で電力を生成する発電用ＣＴコアと、発電用ＣＴコアから発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、動画を撮影するカメラモジュールと、カメラモジュールの出力データを外部に伝送する無線通信モジュールとを備えている。

特開２００７－９３３４２号公報特表２０１６－５１７２６１号公報特開２０１７－２２０７２９号公報

　図５に示すように、送電線に流れる電流は電力需要により大きく変動する。送電線に流れる電流が変動してもＩｏＴデバイスが安定的に動作するためには、送電線に流れる電流が最小値Ｉ_１のときでもＩｏＴデバイスが動作可能な最低限の電圧Ｖｍｉｎが常に発電されるように電磁誘導型発電装置を設計する必要がある。

　一方、送電線に流れる電流で発電する電磁誘導型発電装置では、送電線の電流の増加と共に二次電流も増加する。そのため、図５に示すように、送電線に流れる電流が非常に大きい場合には、発電される電力も非常に大きくなる。このように発電量が増加しているにもかかわらず、ＩｏＴデバイスが一定の消費電力で動作している場合には、余分な電力が大量に発生することなるため、熱に変換するなど、何らかの方法で余剰電力を消費する必要がある。

　しかしながら、余剰電力を熱に変換する場合、ＩｏＴデバイスの不要な温度上昇を招くことになり、ＩｏＴデバイス内の部品や素子の劣化が加速するおそれがある。また例えば、高圧送電線には数千アンペア以上の大電流が流れる場合があるが、大電流によって発生した余剰電力をすべて熱に変換することは極めて困難である。さらにＩｏＴデバイスが架空送電線に設置される場合、その設置やメンテナンスは非常に困難である。そのため、そのような場所に設置されるＩｏＴデバイスには、一度設置したら例えば１０年以上の長期間にわたって安定的に動作することが求められていることから、高温化等によるＩｏＴデバイスの特性劣化を極力防止することが望ましい。

　一方、特許文献３には、コアに磁束低減部を設けることによって、送電線に流れる電流によってコアに生じる磁束を低減する方法が開示されている。しかしながら、特許文献３に記載された方法では、送電線に流れる電流が小さい場合に十分な発電量が得られないという問題があった。

　したがって、本発明の目的は、送電線に流れる電流が小さいときでも所望の電力を発電でき、電流が大きいときには余分な電力をできるだけ発電しないカレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置並びに送電線監視システムを提供することにある。

　上記課題を解決するため、本発明によるカレントトランスは、送電線に取り付け可能な磁性コアと、磁性コアに巻回された発電コイル及びフリーコイルと、フリーコイルの両端間に接続されたスイッチ回路と、発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいてスイッチ回路を制御するスイッチ制御部とを備えることを特徴とする。

　本発明によれば、送電線に流れる電流によって磁性コアに生じる磁束がフリーコイルによって低減されることから、送電線に流れる電流が大きい場合であっても、発電コイルの両端に現れる出力電圧が抑制される。しかも、フリーコイルの両端にはスイッチ回路が設けられていることから、送電線に流れる電流が小さい場合にはフリーコイルを無効化することができる。これにより、送電線に流れる電流の量にかかわらず、所望の電力を発電することが可能となる。

　本発明において、スイッチ制御部は、第１の制御状態においてはスイッチ回路をオフさせることによってフリーコイルの両端を開放し、第２の制御状態においてはスイッチ回路をオンさせることによってフリーコイルの両端を短絡しても構わない。これによれば、スイッチ回路をオフさせることによってフリーコイルを無効化し、スイッチ回路をオンさせることによってフリーコイルを有効化することが可能となる。

　本発明において、フリーコイルは少なくとも一つの中間タップを有し、スイッチ回路は、フリーコイルの一端に接続された固定ノードと、フリーコイルの他端及び中間タップに接続された複数の選択ノードを含み、スイッチ制御部は、第２の制御状態においては、発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいて固定ノードを複数の選択ノードのいずれかに接続することにより、フリーコイルの有効ターン数を切り替えても構わない。これによれば、フリーコイルによる減磁効果を多段階に制御することが可能となる。

　本発明において、発電コイルの一端とフリーコイルの一端は短絡されており、スイッチ回路は、フリーコイルの一端とフリーコイルの他端との間に直列に接続された第１及び第２のスイッチ回路を含むものであっても構わない。これによれば、フリーコイルを発電コイルの一部として利用することが可能となる。

　本発明において、スイッチ制御部は、第１の制御状態においては第１のスイッチ回路をオフ、第２のスイッチ回路をオンさせ、第２の制御状態においては第１のスイッチ回路をオン、第２のスイッチ回路をオフさせても構わない。これによれば、第１の制御状態においては発電コイルとフリーコイルが直列に接続されることから発電量を大きくすることができ、第２の制御状態においてはフリーコイルが無効化されることから、発電量を小さくすることができる。

　本発明において、スイッチ制御部は、第３の制御状態においては第１及び第２のスイッチ回路をオンさせても構わない。これによれば、発電量をより小さくすることが可能となる。

　本発明において、フリーコイルは少なくとも一つの中間タップを有し、スイッチ回路は、第１及び第２のスイッチ回路の接続点に接続された固定ノードと、フリーコイルの他端及び中間タップに接続された複数の選択ノードを含み、スイッチ制御部は、第３の制御状態においては、発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいて固定ノードを複数の選択ノードのいずれかに接続することにより、フリーコイルの有効ターン数を切り替えても構わない。これによれば、フリーコイルによる減磁効果を多段階に制御することが可能となる。

　本発において、送電線に流れる電流の大きさに対する発電コイルの出力電圧はヒステリシス特性を有していても構わない。これによれば、スイッチ回路の不安定な動作を防止することができる。

　また、上記課題を解決するため、本発明による電磁誘導型発電装置は、上述した本発明の特徴を有するカレントトランスと、発電コイルの両端に接続された電源回路とを備えることを特徴とする。本発明によれば、送電線に流れる電流が小さいときでも所望の電力を発電でき、電流が大きいときには余分な電力をできるだけ発電しない電磁誘導型発電装置を提供することができる。

　さらに本発明による送電線監視システムは、上述した本発明の特徴を有する電磁誘導型発電装置と、電源回路から供給される電力によって送電線の監視動作を行うＩｏＴデバイスとを備えることを特徴とする。本発明によれば、送電線に流れる一次電流が非常に小さいときでも所望の電力を発電でき、ＩｏＴデバイスに対して安定的に電力を供給することができる。また一次電流が非常に大きいときには、二次巻線からの出力電圧の増加は一次電流に比例せず、出力電圧の増加が抑制されるので、余剰電力の発生を抑えることができ、余剰電力を熱に変換することによる不要な温度上昇を防止することができる。これにより、電力供給を受けるＩｏＴデバイスの性能の低下等を防止することができる。

　本発明によれば、送電線に流れる電流が小さいときでも所望の電力を発電でき、電流が大きいときには余分な電力をできるだけ発電しないカレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置並びに送電線監視システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態による送電線監視システム１Ａの構成を概略的に示す図である。図２は、カレントトランス１０Ａの動作の一例を示す説明図であって、送電線２に流れる電流とカレントトランス１０Ａの出力電圧との関係を示すグラフである。図３は、本発明の第２の実施形態による送電線監視システム１Ｂの構成を概略的に示す図である。図４は、カレントトランス１０Ｂの動作の一例を示す説明図であって、送電線２に流れる電流とカレントトランス１０Ｂの出力電圧との関係を示すグラフである。図５は、従来の電磁誘導型発電装置の動作を示す説明図であって、送電線に流れる電流と電磁誘導型発電装置の出力電圧との関係を示すグラフである。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態による送電線監視システム１Ａの構成を概略的に示す図である。

　図１に示すように、第１の実施形態による送電線監視システム１Ａは、送電線２に流れる電流によって発電する電磁誘導型発電装置３Ａと、電磁誘導型発電装置３Ａから電力の供給を受けて送電線２の監視動作を行うＩｏＴデバイス４とを備えている。電磁誘導型発電装置３ＡはＩｏＴデバイス４の電源となるものであり、ＩｏＴデバイス４は電磁誘導型発電装置３Ａの出力端子に接続されている。ＩｏＴデバイス４の種類は特に限定されず、送電線２の物理的又は電気的な状態を計測する各種センサモジュールであってもよく、遠隔監視カメラなどであってもよい。ＩｏＴデバイス４は通信機能を有し、センサやカメラで収集したデータをサーバに向けて送信することができる。

　送電線２は架空送電線であることが好ましく、送電電圧が６６ｋＶ以上の高圧送電線であることがさらに好ましい。架空送電線は地上から数十メートル以上の高所に架設されているため、ＩｏＴデバイス４の設置やメンテナンスが極めて困難であり、さらに送電線２に流れる電流の変動範囲（ダイナミックレンジ）が５０Ａ～３０００Ａと非常に広く、本発明の効果が顕著だからである。送電線２には商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電流が流れており、送電線２の周囲には交番磁界が発生している。交番磁界の大きさは、送電線２に流れる電流の大きさによって変化する。

　電磁誘導型発電装置３Ａは、送電線２に取り付けられるカレントトランス１０Ａと、カレントトランス１０Ａに接続された電源回路２０とを備えている。図示しないが、電源回路２０は、カレントトランス１０Ａからの交流出力電圧を整流する整流回路と、整流回路から出力される直流電圧を一定の電圧レベルに制限するレギュレータ回路を有している。

　カレントトランス１０Ａは、一次巻線としての送電線２に取り付けられた磁性コア１１と、磁性コア１１を介して送電線２に磁気結合された発電コイル１２と、発電コイル１２と共に磁性コア１１を介して送電線２に磁気結合されたフリーコイル１３と、フリーコイル１３に接続されたスイッチ回路１４と、発電コイル１２の両端間に現れる出力電圧に基づいてスイッチ回路１４を制御するスイッチ制御部１５とを有している。

　磁性コア１１は例えば分割型トロイダルコアであり、送電線２がトロイダルコアの中空部を貫通するように当該送電線２に取り付けられている。発電コイル１２は磁性コア１１に所定のターン数で巻回された二次巻線であり、電源回路２０の一対の入力端子は発電コイル１２の一端１２ａ及び他端１２ｂに接続されている。

　フリーコイル１３は磁性コア１１に所定のターン数で巻き回された三次巻線である。本実施形態においては、フリーコイル１３が２つの中間タップ１３ｃ_１，１３ｃ_２を有している。但し、本発明において中間タップの数については特に限定されず、また、中間タップが存在しなくても構わない。スイッチ回路１４は、フリーコイル１３の一端１３ａに接続された固定ノードＮと、フリーコイル１３に接続されない選択ノードＰ_０と、フリーコイル１３の中間タップ１３ｃ_１，１３ｃ_２にそれぞれ接続された選択ノードＰ_１，Ｐ_２と、フリーコイル１３の他端１３ｂに接続された選択ノードＰ_３と含み、スイッチ制御部１５による制御により、固定ノードＮが選択ノードＰ_０～Ｐ_３のいずれかに接続される。

　スイッチ制御部１５は、発電コイル１２の両端間に現れる出力電圧の大きさに応じてスイッチ回路１４を制御する。具体的には、発電コイル１２の出力電圧が小さいときには、固定ノードＮを選択ノードＰ_０に接続する。つまり、スイッチ回路１４をオフ状態とする。これにより、フリーコイル１３の両端が開放されることから、フリーコイル１３が無効化される。そして、スイッチ制御部１５は、発電コイル１２の出力電圧が大きいときには出力電圧の増加に合わせてフリーコイル１３の有効ターン数が大きくなるように選択ノードＰ_１→Ｐ_２→Ｐ_３の順に切り替える。

　送電線２に流れる電流によって磁性コア１１に時計回りの磁束φ_１が発生したとき、発電コイル１２には一端１２ａ側をプラス、他端１２ｂ側をマイナスとする起電力が発生する。ここで、スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_０に接続されている場合、フリーコイル１３の両端１３ａ，１３ｂには磁束φ_１に起因する電圧が発生するが、フリーコイル１３の両端１３ａ，１３ｂは開放されているため電流は流れず、磁性コア１１に対する磁気的な寄与は実質的にゼロである。一方、スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_１～Ｐ_３のいずれかに接続されている場合、フリーコイル１３の一端１３ａと中間タップ１３ｃ_１，１３ｃ_２又は他端１３ｂの間には、磁束φ_１に起因する起電力が生じるが、両者は短絡されているため同電位とならざるを得ず、起電力を打ち消すよう磁束φ_１とは反対方向（反時計回り）の磁束φ_２が発生する。これにより、フリーコイル１３がないときと比べて磁束φ_１が弱められ、発電コイル１２の端子間電圧は小さくなる。したがって、発電コイル１２による発電電力を小さくすることができる。

　上記のように、スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_０に接続されている場合には、フリーコイル１３が機能しないので、フリーコイル１３による発電抑制効果は得られない。スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_１に接続されている場合には、フリーコイル１３は機能するが、フリーコイル１３の有効ターン数が小さいので、発電抑制効果は小さい。スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_２に接続されている場合には、フリーコイル１３の有効ターン数がより大きくなるので、スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_１に接続されているときよりも発電抑制効果は大きくなる。スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_３に接続されている場合には、フリーコイル１３の全ターンが有効となるので、発電抑制効果は最大となる。

　図２は、カレントトランス１０Ａの動作の一例を示す説明図であって、送電線２に流れる電流とカレントトランス１０Ａの出力電圧との関係を示すグラフである。

　図２に示すように、送電線２に流れる電流のダイナミックレンジが例えば５０Ａ～３０００Ａであり、送電線２に流れる電流が５０Ａ～７５０Ａの範囲内とき、スイッチ制御部１５は、スイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_０に接続されるよう制御してフリーコイル１３を無効にする。この場合、発電コイル１２の出力電圧はフリーコイル１３によって抑制されることなく、送電線２に流れる電流に比例する。発電コイル１２は、送電線２に流れる電流の最低値Ｉ_１＝５０Ａのときに最低必要な電圧Ｖｍｉｎを発電するようにターン数等の条件が設定される。

　送電線２に流れる電流が増加して７５０Ａ以上に達したことを検出したとき、スイッチ制御部１５はスイッチ回路１４の固定ノードＮが選択ノードＰ_１に接続されるように制御して発電抑制を開始する。スイッチ制御部１５は、送電線２に流れる電流が７５０Ａ～１５００Ａのときに選択ノードＰ_１、１５００Ａ～２２５０Ａのときに選択ノードＰ_２、２２５０Ａ～３０００Ａのときに選択ノードＰ_３が選択されるようにスイッチ回路１４を制御する。

　図示のように、スイッチ回路１４を切り替えて減圧レベル（発電抑制効果）を下げる（例えば選択ノードＰ_１→Ｐ_０に切り替える）際に用いる閾値は、減圧レベルを上げる（選択ノードＰ_０→Ｐ_１に切り替える）際に用いる閾値（例えば７５０Ａ）よりも低い値（例えば７００Ａ）に設定される。このように、送電線２に流れる電流の大きさに対する発電コイル１２の出力電圧にヒステリシス特性を持たせることにより、スイッチ回路１４の不安定な動作（チャタリング）を防止することができる。

　以上説明したように、本実施形態による送電線監視システム１Ａは、ＩｏＴデバイス４に電力を供給する電磁誘導型発電装置３Ａを備え、電磁誘導型発電装置３Ａのカレントトランス１０Ａは、送電線２に電流が流れることで磁性コア１１に発生する磁束φ_１の向きと逆向きの磁束φ_２を発生させるフリーコイル１３と、フリーコイル１３の両端に接続されたスイッチ回路１４を備えていることから、送電線２に流れる電流が小さいときには所望の電力を発電でき、電流が大きいときには余分な発電を抑制することができる。またカレントトランス１０Ａは、発電コイル１２の端子間電圧が大きいほど当該端子間電圧を減圧する効果が大きくなるように、フリーコイル１３の有効ターン数を段階的に大きくするので、送電線２に流れる電流の変動範囲が広い場合であっても余剰電力の発生を十分に抑制することができる。したがって、余剰電力を熱に変換することによる不要な温度上昇を防止することができる。これにより、電力供給を受けるＩｏＴデバイス４の性能の低下等を防止することができる。しかも、フリーコイル１３は両端がスイッチ回路１４に接続された構成を有しており、外部からフリーコイル１３に電流を流す必要がないことから、回路構成を非常に単純化することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
　図３は、本発明の第２の実施形態による送電線監視システム１Ｂの構成を概略的に示す図である。

　図３に示すように、本実施形態による送電線監視システム１Ｂは、送電線２に流れる電流によって発電する電磁誘導型発電装置３Ｂと、電磁誘導型発電装置３Ｂから電力の供給を受けて送電線２の監視動作を行うＩｏＴデバイス４とを備えている。電磁誘導型発電装置３Ｂは、図１に示したカレントトランス１０Ａがカレントトランス１０Ｂに置き換えられた構成を有している。カレントトランス１０Ｂは、発電コイル１２とフリーコイル１３が直列に接続されているとともに、スイッチ回路１４に２つのスイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２が含まれている点において、図１に示したカレントトランス１０Ａと相違している。その他の基本的な構成は図１に示したカレントトランス１０Ａと同じであることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

　本実施形態においては、磁性コア１１に流れる磁束によって生じる起電力が同一の方向となるよう、発電コイル１２とフリーコイル１３が直列に接続されている。発電コイル１２の一端１２ａとフリーコイル１３の一端１３ａの接続点Ｃは、スイッチ回路ＳＷ１を介してスイッチ回路ＳＷ２の固定ノードＮに接続されている。スイッチ回路ＳＷ２は、フリーコイル１３に接続されない選択ノードＰ_０と、フリーコイル１３の中間タップ１３ｃ_１，１３ｃ_２にそれぞれ接続された選択ノードＰ_１，Ｐ_２と、フリーコイル１３の他端１３ｂに接続された選択ノードＰ_３と含み、スイッチ制御部１５による制御により、固定ノードＮが選択ノードＰ_０～Ｐ_３のいずれかに接続される。

　本実施形態においては、発電コイル１２の他端１２ｂと、スイッチ回路ＳＷ２の固定ノードＮの間に現れる電圧が電源回路２０に供給されるとともに、スイッチ制御部１５によって監視される。

　スイッチ制御部１５は、発電コイル１２の両端間に現れる出力電圧の大きさに応じてスイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。具体的には、発電コイル１２の出力電圧が小さいときには、スイッチ回路ＳＷ１をオフさせるとともに、スイッチ回路ＳＷ２の固定ノードＮを選択ノードＰ_３に接続する。これにより、電源回路２０の一対の入力端子間には、発電コイル１２とフリーコイル１３が直列に接続されることから、送電線２に流れる電流が小さい場合であっても、カレントトランス１０Ｂからは高い出力電圧が出力される。

　カレントトランス１０Ｂの出力電圧が大きくなると、スイッチ制御部１５は、スイッチ回路ＳＷ１をオンさせるとともに、スイッチ回路ＳＷ２の固定ノードＮを選択ノードＰ_０に接続する。これにより、発電コイル１２の一端１２ａ及び他端１２ｂが電源回路２０の一対の入力端子に接続される一方、フリーコイル１３のループが遮断されることから、フリーコイル１３が無効化される。そして、スイッチ制御部１５は、発電コイル１２の出力電圧の増加に合わせてフリーコイル１３の有効ターン数が大きくなるように選択ノードＰ_１→Ｐ_２→Ｐ_３の順に切り替える。

　図４は、カレントトランス１０Ｂの動作の一例を示す説明図であって、送電線２に流れる電流とカレントトランス１０Ｂの出力電圧との関係を示すグラフである。

　図４に示すように、スイッチ回路ＳＷ１がオフし、スイッチ回路ＳＷ２の固定ノードＮが選択ノードＰ_３に接続されている場合には、発電コイル１２とフリーコイル１３が直列に接続されるため、送電線２に流れる電流の増加に対する出力電圧の増加量が大きくなる。そして、出力電圧が所定レベルを超えるとスイッチ回路ＳＷ１がオンし、スイッチ回路１４の固定ノードＮは、送電線２に流れる電流が増加するにつれて、選択ノードＰ_０→Ｐ_１→Ｐ_２→Ｐ_３の順に接続される。これにより、スイッチ回路ＳＷ１がオフした状態においては、送電線２に流れる電流が少ない場合であっても、効率よく出力電圧を発生させることができるとともに、スイッチ回路ＳＷ１がオンした状態においては、第１の実施形態と同じ動作を実現することができる。

　また、スイッチ回路１４を切り替えて発電効率を高める（例えばスイッチ回路ＳＷ１をオンからオフに切り替える）際に用いる閾値は、第１の実施形態と同様、発電効率を低下させる（例えばスイッチ回路ＳＷ１をオフからオンに切り替える）際に用いる閾値（例えば７５０Ａ）よりも低い値（例えば７００Ａ）に設定される。このように、送電線２に流れる電流の大きさに対する発電コイル１２の出力電圧にヒステリシス特性を持たせるにより、スイッチ回路１４の不安定な動作（チャタリング）を防止することができる。

　このように、本実施形態による送電線監視システム１Ｂは、第１の実施形態による送電線監視システム１Ａの効果に加え、送電線２に流れる電流が小さい場合には、フリーコイル１３が発電コイル１２の一部として機能することから、発電効率を高めることが可能となる。

　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

１Ａ，１Ｂ　　送電線監視システム
２　　送電線
３Ａ，３Ｂ　　電磁誘導型発電装置
４　　ＩｏＴデバイス
１０Ａ，１０Ｂ　　カレントトランス
１１　　磁性コア
１２　　発電コイル
１２ａ　　発電コイルの一端
１２ｂ　　発電コイルの他端
１３　　フリーコイル
１３ａ　　フリーコイルの一端
１３ｂ　　フリーコイルの他端
１３ｃ_１，１３ｃ_２　　中間タップ
１４　　スイッチ回路
１５　　スイッチ制御部
２０　　電源回路
Ｃ　　接続点
Ｎ　　固定ノード
Ｐ_０～Ｐ_３　　選択ノード
ＳＷ１，ＳＷ２　　スイッチ回路
φ_１，φ_２　　磁束

Claims

　送電線に取り付け可能な磁性コアと、
　前記磁性コアに巻回された発電コイル及びフリーコイルと、
　前記フリーコイルの両端間に接続されたスイッチ回路と、
　前記発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいて前記スイッチ回路を制御するスイッチ制御部と、を備えることを特徴とするカレントトランス。
　前記スイッチ制御部は、第１の制御状態においては前記スイッチ回路をオフさせることによって前記フリーコイルの両端を開放し、第２の制御状態においては前記スイッチ回路をオンさせることによって前記フリーコイルの両端を短絡することを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス。
　前記フリーコイルは、少なくとも一つの中間タップを有し、
　前記スイッチ回路は、前記フリーコイルの一端に接続された固定ノードと、前記フリーコイルの他端及び前記中間タップに接続された複数の選択ノードを含み、
　前記スイッチ制御部は、前記第２の制御状態においては、前記発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいて前記固定ノードを前記複数の選択ノードのいずれかに接続することにより、前記フリーコイルの有効ターン数を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のカレントトランス。
　前記発電コイルの一端と前記フリーコイルの一端は短絡されており、
　前記スイッチ回路は、前記フリーコイルの前記一端と前記フリーコイルの他端との間に直列に接続された第１及び第２のスイッチ回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のカレントトランス
　前記スイッチ制御部は、第１の制御状態においては前記第１のスイッチ回路をオフ、前記第２のスイッチ回路をオンさせ、第２の制御状態においては前記第１のスイッチ回路をオン、前記第２のスイッチ回路をオフさせることを特徴とする請求項４に記載のカレントトランス。
　前記スイッチ制御部は、第３の制御状態においては前記第１及び第２のスイッチ回路をオンさせることを特徴とする請求項４又は５に記載のカレントトランス。
　前記フリーコイルは、少なくとも一つの中間タップを有し、
　前記スイッチ回路は、前記第１及び第２のスイッチ回路の接続点に接続された固定ノードと、前記フリーコイルの他端及び前記中間タップに接続された複数の選択ノードを含み、
　前記スイッチ制御部は、前記第３の制御状態においては、前記発電コイルの両端間に現れる電圧に基づいて前記固定ノードを前記複数の選択ノードのいずれかに接続することにより、前記フリーコイルの有効ターン数を切り替えることを特徴とする請求項６に記載のカレントトランス。
　前記送電線に流れる電流の大きさに対する前記発電コイルの出力電圧はヒステリシス特性を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のカレントトランス。
　請求項１乃至８のいずれか一項に記載のカレントトランスと、
　前記発電コイルの両端に接続された電源回路と、を備えることを特徴とする電磁誘導型発電装置。