JP6387813B2 - Damper prevention device in superconducting parallel circuit device - Google Patents

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Description

本発明は、超電導線材を並列に接続した場合に発生する偏流を防止する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for preventing drift that occurs when superconducting wires are connected in parallel.

超電導モータには、液体窒素等によって極低温度に冷却された超電導コイルが各相毎に複数並列に配された固定子と、この固定子に対向するように配された円筒状の回転子とから構成されるものがある。このような超電導モータには、各超電導コイルに駆動電流を供給した場合に、超電導コイルの相互インダクタンス等の影響によって各超電導コイル間に偏流が生じることを防止するための偏流防止装置が必要である。また、超電導モータに限らず、超電導線で並列回路が構成されたものには、交流電流が通電された場合に、偏流が生じることを防止するために偏流防止装置が必要である。例えば下記特許文献１には、各超電導コイル毎に差動トランスを設け、各差動トランスの巻線比を調節することにより偏流を防止する電流調整器が開示されている。また、偏流を防ぐためにコイルの巻き方を工夫する方法も提案されている。（例えば、特許文献２）   The superconducting motor includes a stator in which a plurality of superconducting coils cooled to an extremely low temperature by liquid nitrogen or the like are arranged in parallel for each phase, and a cylindrical rotor arranged to face the stator. Some are composed of Such a superconducting motor requires a current preventing device for preventing a current from flowing between the superconducting coils due to the influence of the mutual inductance of the superconducting coils when a driving current is supplied to each superconducting coil. . Further, not only superconducting motors but also those in which a parallel circuit is configured with superconducting wires require a current prevention device in order to prevent current drift when alternating current is applied. For example, Patent Document 1 below discloses a current regulator that prevents a current drift by providing a differential transformer for each superconducting coil and adjusting the winding ratio of each differential transformer. In addition, a method of devising how to wind the coil in order to prevent drift is proposed. (For example, Patent Document 2)

特開２００８−２１８７１７号公報JP 2008-218717 A 特開平１０−３０８３０６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-308306

しかしながら、上記差動トランスを用いる特許文献１に記載の技術では、電流調整器が複数の差動トランスから構成されているので、電流調整器における電力損失が大きく、また電流調整器の装置サイズや重量が大きい。すなわち、上記電流調整器では、差動トランスが周知の鉄損や銅損を不可避的に有しているので電力損失が大きく、また複数の超電導コイルに対して差動トランスを各々設けるので装置サイズや重量が大きくなる。したがって、偏流防止装置に起因して電力損失及び装置サイズや重量が大きいという問題点がある。また、特許文献２の方法では並列回路が多数になる場合に、十分に偏流を防ぐことが難しい。   However, in the technique described in Patent Document 1 using the differential transformer, since the current regulator is composed of a plurality of differential transformers, the power loss in the current regulator is large, and the device size of the current regulator is Heavy weight. That is, in the above current regulator, the differential transformer inevitably has known iron loss and copper loss, so the power loss is large, and the differential transformer is provided for each of the plurality of superconducting coils, so that the size of the device is reduced. And the weight increases. Therefore, there is a problem that the power loss and the device size and weight are large due to the drift prevention device. Further, in the method of Patent Document 2, it is difficult to sufficiently prevent the drift when the number of parallel circuits is large.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来の電流調整器よりも電力損失が小さく、また小型軽量な偏流防止装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a small and light drift prevention device that is smaller in power loss than a conventional current regulator.

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、複数並列接続された超電導コイルによって構成されている超電導並列回路装置に電流を供給し、各超電導コイル間の偏流を防止する偏流防止装置であって、前記超電導コイル毎に設けられ、前記超電導コイルに通電電流を供給する複数のインバータを具備し、前記複数のインバータは、予め設定された電流分配情報に基づいて各超電導コイル間で偏流が生じないように通電電流を同期生成するという手段を採用する。   In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution, a current is supplied to a superconducting parallel circuit device constituted by a plurality of superconducting coils connected in parallel to prevent a deviation between the superconducting coils. A drift prevention device, comprising a plurality of inverters provided for each of the superconducting coils and supplying an energizing current to the superconducting coils, wherein the plurality of inverters are based on preset current distribution information. A means of synchronously generating an energizing current is employed so that no drift occurs between them.

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記複数のインバータは、通電電流の生成処理のタイミングを規定する同期信号を外部に出力する単一のマスターインバータと、前記同期信号を取り込み、当該同期信号に基づいて通電電流を生成する複数のスレーブインバータとからなるという手段を採用する。   In the present invention, as a second solving means, in the first solving means, the plurality of inverters include a single master inverter that outputs a synchronization signal that defines the timing of the generation process of the energization current; and A means is adopted that includes a plurality of slave inverters that take in a synchronization signal and generate an energization current based on the synchronization signal.

本発明では、第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、電機子巻線に超電導コイルを備えた超電導モータに駆動電流を供給する場合に、前記超電導モータの回転状態を示す回転信号を前記超電導モータからマスターインバータに取り込み、該マスターインバータから各スレーブインバータに前記回転信号を供給し、マスターインバータ及び各スレーブインバータは、前記回転信号を用いたフィードバック制御手法に基づいて駆動電流を生成するという手段を採用する。   In the present invention, as a third solving means, when a driving current is supplied to a superconducting motor provided with a superconducting coil in the armature winding in the second solving means, a rotation signal indicating a rotation state of the superconducting motor. Is transferred from the superconducting motor to the master inverter, and the rotation signal is supplied from the master inverter to each slave inverter. The master inverter and each slave inverter generate a drive current based on a feedback control method using the rotation signal. Adopt the means.

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、交流電流を前記超電導並列回路装置に供給するという手段を採用する。   In the present invention, as a fourth solving means, a means for supplying an alternating current to the superconducting parallel circuit device in any one of the first to third solving means is adopted.

本発明では、差動トランスを用いた偏流防止装置に代えて、駆動電流を各超電導コイルに供給するインバータによって偏流を防止するので、偏流防止に起因する電力損失を低減することが可能であり、また小型軽量化を実現することが可能である。さらに、本発明では、超電導コイル毎に設けられた各インバータが、個々の超電導コイルの特性に基づく電流分配情報に従い各超電導コイル間で偏流が生じないように電流を同期生成するので、超電導コイルが多数になったとしても偏流を防ぐことが可能である。   In the present invention, since the current is prevented by the inverter that supplies the drive current to each superconducting coil instead of the current prevention device using the differential transformer, it is possible to reduce the power loss due to the current prevention, In addition, it is possible to reduce the size and weight. Furthermore, in the present invention, each inverter provided for each superconducting coil synchronously generates current so that no drift occurs between each superconducting coil according to the current distribution information based on the characteristics of the individual superconducting coils. Even if the number becomes large, it is possible to prevent drift.

本発明の実施形態に係る偏流防止装置Ａの概略電線接続図である。It is a schematic electric wire connection diagram of the drift prevention apparatus A which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る偏流防止装置Ａの詳細を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the detail of the drift prevention apparatus A which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る偏流防止装置Ａが超電導同期モータＢのＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に供給する電流（ａ）と、Ｕ相の各超電導コイルに供給される電流（ｂ）とし示す図である。The current (a) supplied to each phase of the U-phase, V-phase and W-phase of the superconducting synchronous motor B by the drift prevention device A according to the embodiment of the present invention and the current (b) supplied to each U-phase superconducting coil ).

以下、図面を参照して、本発明の実施形態として、超電導同期モータに適用した場合について説明する。
本実施形態に係る偏流防止装置Ａは、超電導同期モータＢ及び電源Ｃに接続され、電源Ｃから供給される交流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電流に変換し、当該駆動電流を超電導同期モータＢに供給する。上記超電導同期モータＢは、内部に永久磁石もしくは界磁巻線を有する円筒状の回転子と、当該回転子の周面に対向配置されるとともに極低温に冷却された複数の超電導コイルを備えた固定子とから構成されている。この固定子は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に対応した複数の固定子巻線を備え、また各固定子巻線は、各々にＮ個の超電導コイルが並列接続されて構成されている。また、超電導同期モータＢには、回転検出器２０が取り付けられている。この回転検出器２０は、回転数や、磁極位置や、角速度などの超電導同期モータＢの回転状態を示す回転信号を検出し、その情報を偏流防止装置Ａに出力する。つまり、偏流防止装置Ａは、回転検出器２０から入力される回転信号を用いたフィードバック制御手法に基づいて駆動電流を生成する。 Hereinafter, a case where the present invention is applied to a superconducting synchronous motor will be described as an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
The drift prevention device A according to the present embodiment is connected to the superconducting synchronous motor B and the power source C, converts the AC voltage supplied from the power source C into a three-phase (U phase, V phase, W phase) driving current, The drive current is supplied to the superconducting synchronous motor B. The superconducting synchronous motor B includes a cylindrical rotor having permanent magnets or field windings therein, and a plurality of superconducting coils that are opposed to the peripheral surface of the rotor and cooled to a cryogenic temperature. It consists of a stator. The stator includes a plurality of stator windings corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase, and each stator winding is configured by connecting N superconducting coils in parallel to each other. A rotation detector 20 is attached to the superconducting synchronous motor B. The rotation detector 20 detects a rotation signal indicating the rotation state of the superconducting synchronous motor B such as the rotation speed, the magnetic pole position, and the angular velocity, and outputs the information to the drift prevention device A. That is, the drift prevention device A generates a drive current based on a feedback control method using the rotation signal input from the rotation detector 20.

偏流防止装置Ａについてさらに説明すると、偏流防止装置Ａは、図１に示すように、マスターインバータＭ及び１台以上のスレーブインバータＳ１〜Ｓｎから構成されている。
マスターインバータＭは、超電導同期モータＢのＵ相、Ｖ相及びＷ相それぞれの固定子巻線の１つの超電導コイルに接続し、接続先の超電導コイルの特性に基づく補正係数（電流分配情報）に基づいて交流電圧を３相の駆動電流に変換し、当該駆動電流を超電導コイルに供給するとともに、光ファイバーケーブルを介して接続されているスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに回転信号（トルク指令値Ｔｓ及び位相角情報θｅ）やＰＷＭ同期信号Ｓｔを出力する。 The drift prevention device A will be further described. As shown in FIG. 1, the drift prevention device A includes a master inverter M and one or more slave inverters S1 to Sn.
The master inverter M is connected to one superconducting coil of each of the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings of the superconducting synchronous motor B, and the correction coefficient (current distribution information) is based on the characteristics of the superconducting coil to be connected. Based on this, the AC voltage is converted into a three-phase drive current, the drive current is supplied to the superconducting coil, and the rotation signals (the torque command value Ts and the phase angle) are supplied to the slave inverters S1 to Sn connected via the optical fiber cable. Information θe) and PWM synchronization signal St are output.

このマスターインバータＭは、図２に示すように、ＡＳＲ回転数制御部１ａ、位相角演算部１ｂ、ＰＷＭ同期信号生成部１ｃ、ベクトル演算部１ｄ、ＡＣＲ電流制御部１ｅ、ＡＣ／ＤＣ変換器１ｆ及びＰＷＭ生成駆動部１ｇから構成されている。なお、ＡＳＲ回転数制御部１ａ、位相角演算部１ｂ、ベクトル演算部１ｄ及びＡＣＲ電流制御部１ｅは、ソフトウェアによって構成されている。   As shown in FIG. 2, the master inverter M includes an ASR speed controller 1a, a phase angle calculator 1b, a PWM synchronization signal generator 1c, a vector calculator 1d, an ACR current controller 1e, and an AC / DC converter 1f. And a PWM generation drive unit 1g. The ASR rotation speed control unit 1a, the phase angle calculation unit 1b, the vector calculation unit 1d, and the ACR current control unit 1e are configured by software.

ＡＳＲ回転数制御部１ａは、一種のＰＩ（・Ｄ）制御部であり、上位制御装置から入力された速度指令情報と、回転検出器２０から入力された回転信号とに基づいて速度指令と超電導同期モータＢの角速度との差分（速度誤差）及び磁極位置偏差を算出し、速度誤差に所定の比例積分（・微分演算）を施すことにより速度誤差に応じたトルク指令値Ｔｓを算出し、接続先の超電導コイルの特性に基づく補正係数を乗算したトルク指令値Ｔｓをベクトル演算部１ｄに出力するとともに、当該トルク指令値ＴｓをスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力する。なお、上記補正係数は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各同一相を構成する並列接続された超電導コイルに通電する電流の割合であり、予めメモリに記憶された設定値である。   The ASR rotation speed control unit 1a is a kind of PI (· D) control unit, and based on the speed command information input from the host control device and the rotation signal input from the rotation detector 20, the speed command and the superconductivity The difference (speed error) and the magnetic pole position deviation from the angular speed of the synchronous motor B are calculated, and the torque command value Ts corresponding to the speed error is calculated by applying a predetermined proportional integration (-differential calculation) to the speed error, and the connection The torque command value Ts multiplied by the correction coefficient based on the characteristics of the previous superconducting coil is output to the vector calculation unit 1d, and the torque command value Ts is output to the slave inverters S1 to Sn. Note that the correction coefficient is a ratio of a current flowing through the superconducting coils connected in parallel that constitute the same phase of each of the U phase, the V phase, and the W phase, and is a set value stored in advance in a memory.

位相角演算部１ｂは、回転検出器２０から入力された回転信号に基づいて超電導同期モータＢの回転の位相角を算出し、当該位相角を示す位相角情報θｅを、ベクトル演算部１ｄ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力する。
ＰＷＭ同期信号生成部１ｃは、ＰＷＭ同期信号Ｓｔを生成し、当該ＰＷＭ同期信号ＳｔをＰＷＭ生成駆動部１ｇ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力する。 The phase angle calculation unit 1b calculates the phase angle of the rotation of the superconducting synchronous motor B based on the rotation signal input from the rotation detector 20, and uses the phase angle information θe indicating the phase angle as the vector calculation unit 1d and the slave. Output to inverters S1 to Sn.
The PWM synchronization signal generation unit 1c generates a PWM synchronization signal St, and outputs the PWM synchronization signal St to the PWM generation drive unit 1g and the slave inverters S1 to Sn.

ベクトル演算部１ｄは、位相角演算部１ｂから入力された位相角情報θｅ及びＡＳＲ回転数制御部１ａから入力されたトルク指令Ｔｓに基づいて、電流指令値をＡＣＲ電流制御部１ｅに出力する。   The vector calculation unit 1d outputs a current command value to the ACR current control unit 1e based on the phase angle information θe input from the phase angle calculation unit 1b and the torque command Ts input from the ASR rotation speed control unit 1a.

ＡＣＲ電流制御部１ｅは、ベクトル演算部１ｄから入力された電流指令値に所定の比例積分（・微分演算）を各々施することにより電圧操作量Ｖｑｓ，Ｖｄｓに変換し、ベクトル演算にてＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相交流座標系上の電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、ＰＷＭ生成駆動部１ｇに出力する。
ＡＣ／ＤＣ変換器１ｆは、例えば整流回路などであり、電源Ｃから入力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧をＰＷＭ生成駆動部１ｇに出力する。 The ACR current control unit 1e performs predetermined proportional integration (• differentiation calculation) on the current command value input from the vector calculation unit 1d to convert the voltage operation amounts Vqs and Vds, and performs U-phase by vector calculation. , Converted into voltage manipulated variables Vu, Vv, Vw on a three-phase AC coordinate system composed of V phase and W phase, and output to PWM generation drive unit 1g.
The AC / DC converter 1f is a rectifier circuit, for example, and converts an AC voltage input from the power source C into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the PWM generation drive unit 1g.

ＰＷＭ生成駆動部１ｇは、ＰＷＭ同期信号生成部１ｃから入力されたＰＷＭ同期信号Ｓｔを基準に、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてスイッチング動作するためのＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に基づいてＡＣ／ＤＣ変換器１ｆから供給された直流電圧をスイッチングすることによりＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相の駆動電流を生成し、超電導コイルに供給する。   The PWM generation drive unit 1g generates a PWM signal for performing a switching operation based on the voltage operation amounts Vu, Vv, and Vw with reference to the PWM synchronization signal St input from the PWM synchronization signal generation unit 1c, and generates the PWM signal. Based on this, the DC voltage supplied from the AC / DC converter 1f is switched to generate a three-phase drive current consisting of a U phase, a V phase, and a W phase, and the resultant is supplied to the superconducting coil.

次に、スレーブインバータＳ１〜Ｓｎについて説明する。スレーブインバータＳ１〜Ｓｎは、超電導同期モータＢのＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に駆動電流をそれぞれ供給し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の固定子巻線の異なる超電導コイルにそれぞれ接続されている。このスレーブインバータＳ１〜Ｓｎは、光ファイバーケーブルを介して接続されているマスターインバータＭから入力される回転信号（トルク指令値Ｔｓ及び位相角情報θｅ）、ＰＷＭ同期信号Ｓｔ及び補正係数に基づいて交流電圧から３相の駆動電流を生成する。なお、スレーブインバータ２〜Ｎの構成は、同一であるので、以下ではスレーブインバータＳ１に着目して説明する。   Next, the slave inverters S1 to Sn will be described. The slave inverters S1 to Sn supply drive currents to the U-phase, V-phase and W-phase of the superconducting synchronous motor B, respectively, and to the superconducting coils having different U-phase, V-phase and W-phase stator windings, respectively. It is connected. The slave inverters S1 to Sn are connected to an AC voltage based on a rotation signal (torque command value Ts and phase angle information θe) input from a master inverter M connected via an optical fiber cable, a PWM synchronization signal St, and a correction coefficient. To generate a three-phase drive current. Since the slave inverters 2 to N have the same configuration, the following description will be given focusing on the slave inverter S1.

スレーブインバータＳ１は、トルク比設定部２ａ、位相角演算部２ｂ、ベクトル演算部２ｃ、ＡＣＲ電流制御部２ｄ、ＡＣ／ＤＣ変換器２ｅ及びＰＷＭ生成駆動部２ｆから構成されている。
トルク比設定部２ａは、接続先の超電導コイルの特性に基づく補正係数をマスターインバータＭから入力されたトルク指令値Ｔｓに乗算し、当該トルク指令値Ｔｓをベクトル演算部２ｃに出力する。なお、上記補正係数は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各同一相を構成する各超電導コイル間で偏流が生じないようにマスターインバータＭの接続先である超電導コイルを基準にスレーブインバータＳ１の接続先の超電導コイルの特性に基づいて予めメモリに記憶された設定値である。
位相角演算部２ｂは、マスターインバータＭから入力された位相角情報θｅをそのままベクトル演算部２ｃに出力する。 The slave inverter S1 includes a torque ratio setting unit 2a, a phase angle calculation unit 2b, a vector calculation unit 2c, an ACR current control unit 2d, an AC / DC converter 2e, and a PWM generation drive unit 2f.
The torque ratio setting unit 2a multiplies the torque command value Ts input from the master inverter M by a correction coefficient based on the characteristics of the connected superconducting coil, and outputs the torque command value Ts to the vector calculation unit 2c. The correction coefficient is determined based on the superconducting coil to which the master inverter M is connected as a reference so that no drift occurs between the superconducting coils constituting the same phase of the U phase, the V phase, and the W phase. The set value is stored in advance in the memory based on the characteristics of the superconducting coil to be connected.
The phase angle calculation unit 2b outputs the phase angle information θe input from the master inverter M to the vector calculation unit 2c as it is.

ベクトル演算部２ｃは、入力された位相角情報θｅ及びトルク比設定部２ａから入力されたトルク指令値Ｔｓに基づいて電流指令値をＡＣＲ電流制御部２ｄに出力する。   The vector calculation unit 2c outputs a current command value to the ACR current control unit 2d based on the input phase angle information θe and the torque command value Ts input from the torque ratio setting unit 2a.

ＡＣＲ電流制御部２ｄは、ベクトル演算部２ｃから入力された電流指令値に所定の比例積分（・微分演算）を各々施することにより電圧操作量Ｖｑｓ，Ｖｄｓに変換し、ベクトル演算にてＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相交流座標系上の電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、ＰＷＭ生成駆動部２ｆに出力する。
ＡＣ／ＤＣ変換器２ｅは、例えば整流回路などであり、電源Ｃから入力された交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧をＰＷＭ生成駆動部２ｆに出力する。 The ACR current control unit 2d converts the current command value input from the vector calculation unit 2c into voltage manipulated variables Vqs and Vds by performing predetermined proportional integration (-differential calculation), respectively. , Converted into voltage manipulated variables Vu, Vv, Vw on a three-phase AC coordinate system composed of V phase and W phase, and output to PWM generation drive unit 2f.
The AC / DC converter 2e is a rectifier circuit or the like, for example, converts an AC voltage input from the power source C into a DC voltage, and outputs the DC voltage to the PWM generation drive unit 2f.

ＰＷＭ生成駆動部２ｆは、入力されたＰＷＭ同期信号Ｓｔ及び電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき、マスターインバータＭのＰＷＭ信号に同期したスイッチング動作することにより、ＡＣ／ＤＣ変換器２ｅから供給された直流電圧をＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相の駆動電流に変換し、超電導コイルに供給する。   The PWM generation drive unit 2f is supplied from the AC / DC converter 2e by performing a switching operation in synchronization with the PWM signal of the master inverter M based on the input PWM synchronization signal St and the voltage operation amounts Vu, Vv, Vw. The converted DC voltage is converted into a three-phase drive current consisting of a U phase, a V phase and a W phase, and supplied to the superconducting coil.

次に、このように構成された偏流防止装置Ａの動作について、説明する。
偏流防止装置Ａでは、マスターインバータＭにおいて、ＡＳＲ回転数制御部１ａは、速度指令情報と回転信号とに基づいてトルク指令値Ｔｓを算出し、補正係数をs乗算したトルク指令値Ｔｓをベクトル演算部１ｄに出力するとともに、当該トルク指令値ＴｓをスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力する。そして、ベクトル演算部１ｄは、位相角情報θｅ及びトルク指令値Ｔｓに基づいて、電流指令値をＡＣＲ電流制御部１ｅに出力する。 Next, the operation of the drift prevention device A configured as described above will be described.
In the drift prevention device A, in the master inverter M, the ASR rotation speed control unit 1a calculates the torque command value Ts based on the speed command information and the rotation signal, and calculates the torque command value Ts multiplied by s as a vector calculation. The torque command value Ts is output to the slave inverters S1 to Sn while being output to the unit 1d. Then, the vector calculation unit 1d outputs a current command value to the ACR current control unit 1e based on the phase angle information θe and the torque command value Ts.

そして、ＡＣＲ電流制御部１ｅは、電流指令値を電圧操作量Ｖｑｓ，Ｖｄｓに変換し、ベクトル演算にて電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、ＰＷＭ生成駆動部１ｇに出力する。そして、ＰＷＭ生成駆動部１ｇは、ＰＷＭ同期信号Ｓｔを時間的な基準に、上記電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に基づいて直流電圧から３相の駆動電流を生成し、超電導コイルに供給する。例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相それぞれに供給された駆動電流は、図３（ａ）に示す波形になる。   The ACR current control unit 1e converts the current command value into voltage manipulated variables Vqs and Vds, converts them into voltage manipulated variables Vu, Vv, and Vw by vector calculation, and outputs them to the PWM generation drive unit 1g. Then, the PWM generation drive unit 1g generates a PWM signal based on the voltage operation amounts Vu, Vv, and Vw with the PWM synchronization signal St as a temporal reference, and drives three-phase from a DC voltage based on the PWM signal. A current is generated and supplied to the superconducting coil. For example, the drive current supplied to each of the U phase, the V phase, and the W phase has a waveform shown in FIG.

また、スレーブインバータＳ１において、トルク比設定部２ａは、補正係数をマスターインバータＭから入力されたトルク指令値Ｔｓに乗算し、当該トルク指令値Ｔｓをベクトル演算部２ｃに出力する。
ベクトル演算部２ｃは、位相角情報θｅ及びトルク比設定部２ａから出力されたトルク指令値Ｔｓに基づいて、電流指令値をＡＣＲ電流制御部２ｄに出力する。 In the slave inverter S1, the torque ratio setting unit 2a multiplies the torque command value Ts input from the master inverter M by the correction coefficient, and outputs the torque command value Ts to the vector calculation unit 2c.
The vector calculation unit 2c outputs a current command value to the ACR current control unit 2d based on the phase angle information θe and the torque command value Ts output from the torque ratio setting unit 2a.

そして、ＡＣＲ電流制御部２ｄは、上記電流指令値を電圧操作量Ｖｑｓ，Ｖｄｓに変換し、ベクトル演算にて電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、ＰＷＭ生成駆動部１ｇに出力する。そして、ＰＷＭ生成駆動部２ｆは、入力されたＰＷＭ同期信号Ｓｔ及び電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づきマスターインバータＭのＰＷＭ信号に同期したスイッチング動作することにより、ＡＣ／ＤＣ変換器２ｅから供給された直流電圧をＵ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相の駆動電流に変換し、超電導コイルに供給する。例えば、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳ１〜ＳｎからＵ相の各超電導コイルに供給された駆動電流は、図３（ｂ）に示す波形になる。また、図３（ｂ）に示す駆動電流が供給される場合に、例えば、マスターインバータＭの補正係数は「１」であり、スレーブインバータＳ１の補正係数は「０．９５」であり、スレーブインバータＳ２の補正係数は「０．９」であり、スレーブインバータＳ３の補正係数は「０．８５」であり、スレーブインバータＳ４の補正係数は「０．８」である。このように、補正係数に基づいて駆動電流を補正することにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各同一相を構成する超電導コイル間で偏流を生じないようにすることができる。また、各超電導コイルへの通電電流を適当に割り宛てることもできる。   The ACR current control unit 2d converts the current command value into voltage manipulated variables Vqs and Vds, converts them into voltage manipulated variables Vu, Vv, and Vw by vector calculation, and outputs them to the PWM generation drive unit 1g. The PWM generation drive unit 2f is supplied from the AC / DC converter 2e by performing a switching operation in synchronization with the PWM signal of the master inverter M based on the input PWM synchronization signal St and the voltage operation amounts Vu, Vv, Vw. The converted DC voltage is converted into a three-phase drive current consisting of a U phase, a V phase, and a W phase, and supplied to the superconducting coil. For example, the drive current supplied from the master inverter M and the slave inverters S1 to Sn to each U-phase superconducting coil has the waveform shown in FIG. When the drive current shown in FIG. 3B is supplied, for example, the correction coefficient of the master inverter M is “1”, the correction coefficient of the slave inverter S1 is “0.95”, and the slave inverter The correction coefficient of S2 is “0.9”, the correction coefficient of the slave inverter S3 is “0.85”, and the correction coefficient of the slave inverter S4 is “0.8”. As described above, by correcting the drive current based on the correction coefficient, it is possible to prevent a drift from occurring between the superconducting coils constituting the same phase of the U phase, the V phase, and the W phase. In addition, the energization current to each superconducting coil can be appropriately allocated.

以上のように、本実施形態は、差動トランスを用いた偏流防止装置に代えて、駆動電流を超電導コイルに供給するインバータ（マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎ）によって偏流を防止するので、偏流防止に起因する電力損失を低減することが可能であり、また小型軽量化を実現することが可能である。さらに、本実施形態では、超電導コイル毎に設けられた各インバータ（マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎ）が、個々の超電導コイルの特性に基づく電流分配情報に基づいて各超電導コイル間で偏流が生じないように電流を同期生成するので、超電導コイルが多数になったとしても偏流を防ぐことが可能である。  As described above, the present embodiment prevents the current drift by the inverter (master inverter M and slave inverters S1 to Sn) that supplies the drive current to the superconducting coil instead of the current drift prevention device using the differential transformer. It is possible to reduce power loss due to drift prevention, and to realize a reduction in size and weight. Furthermore, in this embodiment, each inverter (master inverter M and slave inverters S1 to Sn) provided for each superconducting coil causes a current drift between the superconducting coils based on the current distribution information based on the characteristics of the individual superconducting coils. Since current is generated synchronously so as not to occur, even if there are a large number of superconducting coils, it is possible to prevent drift.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、３相の超電導同期モータＢに３相の駆動電流を供給する偏流防止装置Ａに本願発明を適用したものであるが、回転検出器を必要としない静止器（トランス）や回転機（センサレス誘導機）などの交流通電電気機器に電流を供給する偏流防止装置や、２相モータに２相の駆動電流を供給する偏流防止装置や、６相モータに６相の駆動電流を供給する偏流防止装置など３相の駆動電流を供給する偏流防止装置以外に本願発明を適用するようにしてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above-described embodiment, the present invention is applied to the drift prevention device A that supplies a three-phase driving current to the three-phase superconducting synchronous motor B, but a stationary device that does not require a rotation detector (transformer) ), A current prevention device for supplying current to AC energized electrical equipment such as a rotating machine (sensorless induction machine), a current prevention device for supplying 2-phase drive current to a 2-phase motor, and a 6-phase motor for 6-phase drive The present invention may be applied to devices other than the current preventing device that supplies a three-phase driving current, such as a current preventing device that supplies current.

（２）上記実施形態では、マスターインバータＭは、トルク指令値Ｔｓ、位相角情報θｅ及びＰＷＭ同期信号ｓｔをスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マスターインバータＭ、スレーブインバータＳ１〜Ｓｎにそれぞれ回転検出器２０からの回転信号を入力し、マスターインバータＭは、トルク指令値ＴｓのみスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに出力する。スレーブインバータＳ１〜Ｓｎは、上記トルク指令値Ｔｓと、回転検出器２０から入力された回転信号を元に算出した位相角情θｅに基づいて同期駆動電流を制御するようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the master inverter M outputs the torque command value Ts, the phase angle information θe, and the PWM synchronization signal st to the slave inverters S1 to Sn, but the present invention is not limited to this. For example, the rotation signals from the rotation detector 20 are input to the master inverter M and the slave inverters S1 to Sn, respectively, and the master inverter M outputs only the torque command value Ts to the slave inverters S1 to Sn. The slave inverters S1 to Sn may control the synchronous drive current based on the torque command value Ts and the phase angle information θe calculated based on the rotation signal input from the rotation detector 20.

（３）上記実施形態では、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎは、補正係数をメモリに記憶し、メモリから読み出した補正係数に基づいて駆動電流を算出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上位制御装置など外部からマスターインバータＭ及びスレーブインバータＳ１〜Ｓｎに補正係数を入力するようにしてもよい。 (3) In the above embodiment, the master inverter M and the slave inverters S1 to Sn store the correction coefficient in the memory and calculate the drive current based on the correction coefficient read from the memory, but the present invention is not limited to this. . For example, a correction coefficient may be input to the master inverter M and the slave inverters S1 to Sn from the outside such as a host controller.

Ａ…偏流防止装置、Ｂ…超電導同期モータ、Ｃ…電源、Ｍ…マスターインバータ、Ｓ１〜Ｓｎ…スレーブインバータ、１ａ…ＡＳＲ回転数制御部、１ｂ…位相角演算部、１ｃ…ＰＷＭ同期信号生成部、１ｄ…ベクトル演算部、１ｅ…ＡＣＲ電流制御部、１ｆ…ＡＣ／ＤＣ変換器、１ｇ…ＰＷＭ生成駆動部、２ａ…トルク比設定部、２ｂ…位相角演算部、２ｃ…ベクトル演算部、２ｄ…ＡＣＲ電流制御部、２ｅ…ＡＣ／ＤＣ変換器、２ｆ…ＰＷＭ生成駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS A ... Damper prevention apparatus, B ... Superconducting synchronous motor, C ... Power supply, M ... Master inverter, S1-Sn ... Slave inverter, 1a ... ASR rotational speed control part, 1b ... Phase angle calculating part, 1c ... PWM synchronous signal generation part DESCRIPTION OF SYMBOLS 1d ... Vector calculating part, 1e ... ACR current control part, 1f ... AC / DC converter, 1g ... PWM generation drive part, 2a ... Torque ratio setting part, 2b ... Phase angle calculating part, 2c ... Vector calculating part, 2d ... ACR current control unit, 2e ... AC / DC converter, 2f ... PWM generation drive unit

Claims (4)

複数並列接続された超電導コイルによって構成されている超電導並列回路装置に電流を供給し、各超電導コイル間の偏流を防止する偏流防止装置であって、
前記超電導コイル毎に設けられ、前記超電導コイルに通電電流を供給する複数のインバータを具備し、
前記複数のインバータは、予め設定された電流分配情報に基づいて同一相を構成する各超電導コイル間で偏流が生じないように通電電流を同期生成することを特徴とする偏流防止装置。 A current prevention device for supplying current to a superconducting parallel circuit device configured by a plurality of superconducting coils connected in parallel, and preventing current drift between the superconducting coils,
Provided for each superconducting coil, comprising a plurality of inverters for supplying energizing current to the superconducting coil,
The plurality of inverters generate energized currents synchronously so that no current flows between the superconducting coils constituting the same phase based on preset current distribution information. 前記複数のインバータは、
通電電流の生成処理のタイミングを規定する同期信号を外部に出力する単一のマスターインバータと、
前記同期信号を取り込み、当該同期信号に基づいて通電電流を生成する複数のスレーブインバータと
からなることを特徴とする請求項１記載の偏流防止装置。 The plurality of inverters are:
A single master inverter that outputs a synchronization signal that defines the timing of the generation process of the energization current;
The drift prevention device according to claim 1, further comprising: a plurality of slave inverters that take in the synchronization signal and generate an energization current based on the synchronization signal. 電機子巻線に超電導コイルを備えた超電導モータに駆動電流を供給する場合に、前記超電導モータの回転状態を示す回転信号を前記超電導モータからマスターインバータに取り込み、該マスターインバータから各スレーブインバータに前記回転信号を供給し、マスターインバータ及び各スレーブインバータは、前記回転信号を用いたフィードバック制御手法に基づいて駆動電流を生成することを特徴とする請求項２に記載の偏流防止装置。   When supplying a drive current to a superconducting motor having a superconducting coil in an armature winding, a rotation signal indicating the rotation state of the superconducting motor is taken into the master inverter from the superconducting motor, and the slave inverter sends each of the master inverter to each slave inverter. 3. The drift prevention device according to claim 2, wherein a rotation signal is supplied, and the master inverter and each slave inverter generate a drive current based on a feedback control method using the rotation signal. 交流電流を前記超電導並列回路装置に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏流防止装置。

4. The drift prevention device according to claim 1, wherein an alternating current is supplied to the superconducting parallel circuit device.

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