JP6196966B2 - 磁気回路を含むデバイスのスイッチングタイムを制御する方法およびシステム - Google Patents
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Description
本発明は、磁気回路と少なくとも1つの導電性巻線とを含むデバイスのスイッチングタイムを制御する方法およびシステムに関する。
電気的伝送または配電ネットワークにおける電力変圧器が再電圧印加(re-energize)されるとき、磁気回路の各部における残留磁束値と、各巻線の端子に印加される電圧によって生成される磁束との差に起因して、過渡的過電流が発生し得ることが知られている。
ωは電圧パルスであり、
Rはインダクタ巻線の抵抗を含む電気回路の総抵抗であり、
nはインダクタ巻線の巻数であり、
Φは磁気回路内の平均磁束である。
本発明によれば、磁気回路と1つ以上の導電性巻線とを備えるデバイスのスイッチングタイムを制御する方法が提案される。本方法は、
‐前記磁気回路の近傍に配置された少なくとも1つの磁界センサによって、前記磁気回路内の残留磁束によって生成される磁界の測定値を少なくとも1つ取得するステップと、
‐取得した前記磁界測定値を処理して、前記磁気回路内の残留磁束を推測するステップと、
‐前記残留磁束から、最適なスイッチングタイムを決定するステップと
を備えることを特徴とする。
‐少なくとも1つの磁界センサ
‐前記センサによって作成された磁界測定値を取得するシステム
‐前記取得システムによって取得されたデータを処理して、磁気回路内の残留磁束を計算し、残留磁束からデバイスの最適なスイッチングタイムを決定するシステム
本方法が適用されるデバイスは、概して、強磁性材料および1つ以上の導電性巻線から形成される磁気回路に関する。この導電性巻線は、磁気回路の一部を囲んでもよいし、囲まなくともよいが、電流が通過可能なものである。
本方法は、概して、磁気回路の近傍において残留磁束によって生成された磁界の、1つ以上の測定値を取得することにより、デバイスの電圧を遮断した後の磁気回路内の残留磁束を求めることに基づく。
残留磁束の知識により、最適なスイッチングタイムを決定することができる。
センサによって行われる測定により、残留磁束の質的評価(すなわち存在および向き)が可能となる。
このケースでは、磁気回路の磁束密度の主方向において、磁界の接線成分が測定される。
Bsensor=A1・B0+A2・Ba
ただし、A1は、センサの位置と磁気回路内の磁束密度との双方に依存する大きさであり、
B0は、接線磁束密度の方向における擾乱界(主に地球の磁界)の成分であり、
Baは、空間と磁気回路との界面に接する、磁気回路内の磁束密度の主成分であり、
回路/空間境界における接線磁界を維持することによりA2=1/μaであり(アンペールの定理)、
μaは、磁気回路を構成する材料の比透磁率である。
Bsensor1=A1・B0+A2・Ba
Bsensor2=A1・B0−A2・Ba
Bsensor1−Bsensor2=2A2・Ba
φa=n・Ba・Sa
ただし、nは誘導性巻線の巻数であり、Saは磁気回路の断面積である。
センサが磁気回路に接触していないとき、そのセンサによって測定される磁束密度は次のように表される。
Bsensor=A1・B0+A2・Ba
ただし、A1、B0およびBaの大きさは先のケースと同じ定義を有する。
Bsensor1=A1・B0+A2・Ba
Bsensor2=A1・B0−A2・Ba
Bsensor1−Bsensor2=2A2・Ba
φa=n・Ba・Sa
測定システムは、少なくとも1つの磁界センサを備える。
取得システムは、様々なセンサからデータを収集するよう構成され、また、このデータを記録し、処理システムに伝送するよう構成される。
処理システムは、典型的には、磁気回路内の残留磁束の値を計算するために取得システムによって取得された信号を用いる手段を備えるプロセッサである。
Claims (9)
- 磁気回路(1)と少なくとも1つの導電性巻線(2)とを含むデバイスに電圧を印加する時刻を制御する方法であって、
‐前記磁気回路(1)内の残留磁束によって生成される磁界の測定値を少なくとも1つ、前記磁気回路(1)の近傍に配置された少なくとも1つの磁界センサ(10a、10b、10c)を用いて取得するステップと、
‐取得した磁界測定値を処理して、前記磁気回路(1)内の前記残留磁束を推測するステップと、
‐前記残留磁束から、前記デバイスの入力相の1つに電圧を印加するための最適な時刻を決定するステップと
を備え、
前記最適な時刻は、最適な電圧印加角α:
Φ r は残留磁束であり、
nはインダクタ巻線の巻数であり、
ωは電圧パルスであり、
Vは印加電圧の二乗平均平方根であり、
すべての前記ステップは、前記デバイスの電圧を遮断した後に実行されることを特徴とする、方法。 - 前記センサ(10a、10b、10c)の事前較正ステップをさらに備え、
前記事前較正ステップにおいて、前記センサによって測定された磁界の値と、前記磁気回路(1)内の残留磁束の値との間の伝達関数が決定される
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1対のセンサが、前記磁気回路に接触して、前記磁気回路に対して対称に配置されることを特徴とし、
前記伝達関数は、前記1対のセンサによって測定された磁界の値に関連して、かつ、前記磁気回路の構成材料の比透磁率に関連して決定されることを特徴とする、
請求項2に記載の方法。 - 少なくとも1対のセンサが、前記磁気回路の近傍に、前記磁気回路に対して対称に配置されることを特徴とし、
前記センサの較正は、
電流がゼロ交差するときの巻線の端子電圧の、1電流周期にわたる積分を求めるステップと、
電圧を遮断する前に前記巻線内を循環している電流の強度の関数として、前記磁気回路内の磁束密度のヒステリシス曲線上で、前記電流がゼロ交差するときの磁束密度を決定するための決定ステップと、
各前記ステップから前記伝達関数を決定することと
を備えることを特徴とする、
請求項2に記載の方法。 - 前記デバイスは、前記磁気回路(1)および巻線(2)を囲む容器(4)を備えることを特徴とし、
少なくとも1つの磁界センサ(10a、10b、10c)が前記容器(4)の外表面に配置されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記デバイスは、いくつかの電力入力相を備え、
前記方法は、前記電圧遮断されたデバイスの各相に対する磁気回路内の残留磁束の値を求めるために、および、最も高い残留磁束を有する相に電圧を印加するための最適な時刻を計算するために、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法を実施することを備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項6に記載の方法を、三相変圧器の電圧印加に適用することであって、
最も高い残留磁束を有する前記電力入力相は、前記入力相について前記方法によって決定された最適な時刻において電圧を印加され、
その後、それ以外の入力相が、前記第1相に電圧を印加することによって誘導される電圧がゼロ値と交差する時刻において、同時に電圧を印加される、
請求項6に記載の方法を、三相変圧器の電圧印加に適用すること。 - 磁気回路(1)と少なくとも1つの導電性巻線(2)とを含むデバイスに電圧を印加する時刻を制御するシステムであって、
‐少なくとも1つの磁界センサ(10a、10b、10c)と、
‐前記センサによって実行される磁界測定値を取得するシステムと、
‐前記取得システムによって取得されたデータを処理して、前記磁気回路内の残留磁束(複数可)を計算し、前記残留磁束から、前記デバイスの入力相の1つに電圧を印加するための最適な時刻を決定するシステムと
を備え、
前記最適な時刻は、最適な電圧印加角α:
Φ r は残留磁束であり、
nはインダクタ巻線の巻数であり、
ωは電圧パルスであり、
Vは印加電圧の二乗平均平方根である、
ことを特徴とする、システム。 - 磁気回路(1)と、少なくとも1つの一次導電性巻線(2)と、二次導電性巻線(3)とを備え、前記磁気回路および前記各導電性巻線が容器(4)によって囲まれる、変圧器であって、
前記変圧器は、前記磁気回路に接触して、および/または、前記容器(4)の外表面に接触してもしくは前記容器(4)の外表面の近傍に、請求項8に記載のシステムに属する磁界センサ(10a、10b、10c)を少なくとも1つ備えることを特徴とする、変圧器。
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