JPH044762A - Biased magnetization detection of transformer - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は変圧器の偏磁検出回路に関し、詳しくは、直流
を交流に変換するインバータによって励磁される変圧器
の偏磁現象を防止するための偏磁検出回路に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a bias detection circuit for a transformer, and more particularly, to a circuit for preventing bias magnetization in a transformer excited by an inverter that converts direct current to alternating current. This invention relates to a biased magnetism detection circuit.
（従来の技術）
第２図に従来の偏磁検出回路の例を、また、第３図にそ
の動作波形図を示す。(Prior Art) FIG. 2 shows an example of a conventional magnetic bias detection circuit, and FIG. 3 shows its operating waveform diagram.
第２図において、直流電源１には平滑リアクトル２を介
して平滑コンデンサ３が接続されている。In FIG. 2, a smoothing capacitor 3 is connected to a DC power supply 1 via a smoothing reactor 2.
この平滑コンデンサ３の両端にはトランジスタ４゜６の
直列回路とトランジスタ５，７の直列回路とスナバ回路
２３とが接続され、また、トランジスタ４〜７の両端に
はフライホイールダイオード８〜１１がそれぞれ逆方向
に接続されている。そして、これらの各構成要素１〜１
１．２３により電圧形インバータの主回路が構成されて
いる。A series circuit of transistors 4.6, a series circuit of transistors 5 and 7, and a snubber circuit 23 are connected to both ends of the smoothing capacitor 3, and flywheel diodes 8 to 11 are connected to both ends of the transistors 4 to 7, respectively. connected in the opposite direction. And each of these components 1-1
1.23 constitutes the main circuit of the voltage source inverter.
トランジスタ４，６の接続点とトランジスタ５゜７の接
続点には変圧器１２の一次巻線が接続されており、その
二次巻線にはダイオードブリッジを構成するダイオード
１３．１５の直列回路とダイオード１４、１５の直列回
路の各接続点が接続されている。The primary winding of the transformer 12 is connected to the connection point between the transistors 4 and 6 and the connection point between the transistors 5 and 7, and the secondary winding is connected to a series circuit of diodes 13 and 15 forming a diode bridge. Each connection point of the series circuit of diodes 14 and 15 is connected.
また、上記ダイオードブリッジの直流出力側には平滑リ
アクトル１７を介して平滑コンデンサ１８が接続され、
その両端には負荷１９が接続されている。Further, a smoothing capacitor 18 is connected to the DC output side of the diode bridge via a smoothing reactor 17.
A load 19 is connected to both ends thereof.
一方、前記平滑コンデンサ３には直列に電流検８器２０
が接続され、また電流検出器２ｏの出力側には半波整流
回路１００が接続されており、半波整流回路１００には
反転回路１０１及び半導体スイッチ１．０２の直列回路
とこの直列回路に並列に接続された半導体スイッチ１０
３とが接続されている。そして、半導体スイッチ１０２
．１０３の出方側は一括して平滑回路１０４に接続され
ており、これらの各構成要素１００〜１０４によって偏
磁検出部２００が構成されている。On the other hand, a current detector 20 is connected in series to the smoothing capacitor 3.
is connected to the output side of the current detector 2o, and a half-wave rectifier circuit 100 is connected to the output side of the current detector 2o. a semiconductor switch 10 connected to
3 is connected. And the semiconductor switch 102
．． The output side of 103 is collectively connected to a smoothing circuit 104, and each of these components 100 to 104 constitutes a biased magnetism detection section 200.
更に、偏磁検出部２００の出力側はインバータ制御回路
１０５に接続され、このインバータ制御回路１０５の出
力側は主回路のトランジスタ４〜７と偏磁検出部２００
の半導体スイッチ１．０２．１０３の制御弁にそれぞれ
接続されている。Further, the output side of the biased magnetism detection section 200 is connected to an inverter control circuit 105, and the output side of the inverter control circuit 105 is connected to transistors 4 to 7 of the main circuit and the biased magnetism detection section 200.
are connected to the control valves of the semiconductor switches 1.02.103, respectively.
このような回路構成において、第３図に示すようにトラ
ンジスタ４，７をオン、トランジスタ５゜６をオフ−ト
ランジスタ４，７をオフ、トランジスタ５，６をオン−
トランジスタ４，７をオン、トランジスタ５，６をオフ
する動作を交互に繰り返すことにより、インバータの出
力としてパルス幅制御された交流電圧■１を得ることが
できる。In such a circuit configuration, as shown in FIG. 3, transistors 4 and 7 are turned on and transistors 5 and 6 are turned off.
By alternately repeating the operation of turning on the transistors 4 and 7 and turning off the transistors 5 and 6, it is possible to obtain the AC voltage (1) whose pulse width is controlled as the output of the inverter.
なお、スナバ回路２３は、トランジスタ４〜７が電流を
遮断する時に直流入力側の配線インダクタンス（例えば
平滑コンデンサ３の出力線配線インダクタンスＱ工）に
より発生する過大電圧を抑制する働きをする。Note that the snubber circuit 23 functions to suppress excessive voltage generated by the wiring inductance on the DC input side (for example, the output line wiring inductance Q of the smoothing capacitor 3) when the transistors 4 to 7 cut off current.
このようにしてインバータにより出力された交流電圧■
１は変圧器１２の一次巻線に印加され、二次巻線の電圧
はダイオード１３〜１６により構成される整流器及び平
滑リアクトル】７、平滑コンデンサ１８により整流平滑
されて直流電圧となり、この直流電圧が負荷１９に印加
されることになる。The AC voltage output by the inverter in this way
1 is applied to the primary winding of the transformer 12, and the voltage of the secondary winding is rectified and smoothed by the rectifier and smoothing reactor composed of diodes 13 to 16]7, and the smoothing capacitor 18 to become a DC voltage, and this DC voltage will be applied to the load 19.
このような動作において、インバータ出力電圧ｖ１の正
、負の電圧時間積には通常わずかな差が生じるため、出
力電圧■、中には直流成分が含まれる。この直流成分は
変圧器１２を直流励磁するため、これが積算されると変
圧器１２が磁気飽和に達してその一次巻線に過大な励磁
電流が流れる。これは、いわゆる偏磁現象としてよく知
られている現象である。この結果、インバータの出力電
流が過電流になる等の不都合が生じる。In such an operation, since there is usually a slight difference between the positive and negative voltage-time products of the inverter output voltage v1, the output voltage V1 contains a DC component. This DC component excites the transformer 12 with DC current, so when this DC component is integrated, the transformer 12 reaches magnetic saturation and an excessive excitation current flows through its primary winding. This is a phenomenon well known as a so-called biased magnetism phenomenon. As a result, problems such as an overcurrent in the output current of the inverter occur.
そのため、第２図に示す従来例では、変圧器１２の励磁
電流に比例した値をインバータの直流入力側の電流検出
器２０によりコンデンサ電流として検出し、この電流検
出値に基づき偏磁検出部２００にて偏磁電流を検出する
と共に、偏磁検出部２００から出力される偏磁電流検出
信号をインバータ制御回路１０５に送ってインバータの
正、負の出力電圧時間積を増減させ、これにより変圧器
１２の偏磁電流を解消し、磁気飽和を回避している。Therefore, in the conventional example shown in FIG. 2, a value proportional to the excitation current of the transformer 12 is detected as a capacitor current by the current detector 20 on the DC input side of the inverter, and based on this detected current value, the bias magnetism detection section 200 At the same time, the bias current detection signal outputted from the bias detection section 200 is sent to the inverter control circuit 105 to increase or decrease the positive and negative output voltage time product of the inverter, and thereby the transformer This eliminates the bias current of 12 and avoids magnetic saturation.
例えば、第３図は変圧器１２が直流励磁された場合の各
部の動作波形を示しており、インバータの出力電流工、
は直流励磁されていない場合の電流Ｉｏと直流励磁電流
Ｉｄｃとの和になる。従って、電流工、の正、負の振幅
はＩ、＋ Ｉｄｃ、 Ｉ。−Ｉｄｃになる。この時コン
デンサ３の電流Ｉｃは、電流工、にほぼ比例することが
知られている。For example, FIG. 3 shows the operating waveforms of each part when the transformer 12 is excited with DC current, and shows the output current of the inverter,
is the sum of the current Io and the DC excitation current Idc when DC excitation is not performed. Therefore, the positive and negative amplitudes of the electric current are I, + Idc, I. - Become an Idc. At this time, it is known that the current Ic of the capacitor 3 is approximately proportional to the current .
この電流１ｃは、電流検出器２０により検出され、半波
整流回路１００により流出電流だけが取り出されて検出
波形Ａとなる。第３図において、インバータの出力電圧
■１が正である期間Ｉ（トランジスタ４，７がオンの期
間）は偏磁検出部２００のスイッチ１０３がオンし、検
出波形Ａがそのまま平滑回路１０４に入力されると共に
、インバータの出力電圧■１が負である期間１１（）−
ランジスタ５，６がオンの期間）はスイッチ１０２がオ
ンし、反転回路１０１により検出波形Ａを極性反転した
波形が平滑回路１０４に入力される。This current 1c is detected by the current detector 20, and only the outflow current is extracted by the half-wave rectifier circuit 100, resulting in a detected waveform A. In FIG. 3, during a period I when the inverter output voltage ■1 is positive (the period when transistors 4 and 7 are on), the switch 103 of the biased magnetism detection section 200 is turned on, and the detected waveform A is input as is to the smoothing circuit 104. At the same time, the period 11()- during which the inverter output voltage ■1 is negative
During the period in which the transistors 5 and 6 are on, the switch 102 is turned on, and a waveform obtained by inverting the polarity of the detected waveform A by the inverting circuit 101 is input to the smoothing circuit 104.
従って、平滑回路】０４に入力される波形Ｂは直流偏磁
による直流電流Ｉｄｃと交流電流との和となる。この波
形Ｂを平滑回路１０４にて平滑することにより交流電流
が零となるため、偏磁電流検出信号Ｃは直流偏磁による
直流電流Ｉｄｃに比例した成分のみとなる。この検出信
号Ｃはインバータ制御回路１０５に供給され、制御回路
１０５では検出信号Ｃが零となるようにインバータの正
、負の出力電圧時間積が制御される。これにより、変圧
器１２が飽和して大きな励磁電流を流すことがなくなり
、直流偏磁を防止することができる。Therefore, the waveform B input to the smoothing circuit 04 is the sum of the DC current Idc due to DC bias magnetization and the AC current. Since the alternating current becomes zero by smoothing this waveform B in the smoothing circuit 104, the biased current detection signal C has only a component proportional to the direct current Idc due to direct current biased magnetization. This detection signal C is supplied to the inverter control circuit 105, and the control circuit 105 controls the positive and negative output voltage time products of the inverter so that the detection signal C becomes zero. This prevents the transformer 12 from being saturated and causing a large excitation current to flow, thereby making it possible to prevent DC bias.
（発明が解決しようとする課題）
従来の偏磁検出回路においては、平滑コンデンサ３に直
列に電流検出器２０を挿入しなければならないため、平
滑コンデンサ３の出力線が延びてその配線インダクタン
スＱ工が大きくなる。この配線インダクタンスＱ１に蓄
えられるエネルギーは、コンデンサ電流Ｉｃの自乗に比
例し、インバータ構成素子であるトランジスタ４〜７が
電流を遮断したときにスナバ回路２３に吸収され、その
後、損失としてスナバ回路２３から放出される。特に、
このスナバ損失はインバータの動作周波数に比例するた
め、高周波数インバータを用いた場合には装置の効率を
低下させ、また、スナバ回路が大形化するという問題が
生じていた。(Problem to be Solved by the Invention) In the conventional unbalanced magnetic detection circuit, the current detector 20 must be inserted in series with the smoothing capacitor 3, so the output line of the smoothing capacitor 3 is extended and its wiring inductance Q becomes larger. The energy stored in this wiring inductance Q1 is proportional to the square of the capacitor current Ic, and is absorbed by the snubber circuit 23 when the transistors 4 to 7, which are the inverter components, cut off the current, and is then absorbed by the snubber circuit 23 as a loss. released. especially,
Since this snubber loss is proportional to the operating frequency of the inverter, when a high frequency inverter is used, the efficiency of the device is reduced and the size of the snubber circuit is increased.
本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、その目的とするところは、電圧形インバータに付随す
るスナバ回路の損失低減及び小形化等を実現し、しかも
自身の小形化、低価格化をも可能にした変圧器の偏磁検
出回路を提供することにある。The present invention was proposed to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to realize loss reduction and miniaturization of the snubber circuit associated with a voltage source inverter, and to reduce the size and size of the snubber circuit itself. It is an object of the present invention to provide a transformer bias magnetism detection circuit which is also inexpensive.
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明は、電圧形インバータ
の直流入力側の平滑コンデンサ電流を直接検出する代わ
りに、平滑コンデンサに対し並列に偏磁検出用コンデン
サと電流検出器との直列回路を接続し、その電流検出値
を偏磁検出部に入力することによって変圧器の偏磁検出
を行なうものである。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the present invention provides a capacitor for detecting biased magnetism in parallel to the smoothing capacitor, instead of directly detecting the smoothing capacitor current on the DC input side of the voltage source inverter. The biased magnetism of the transformer is detected by connecting a series circuit with a current detector and inputting the detected current value to the biased magnetism detection section.
（作用）
本発明によれば、偏磁検出用コンデンサと電流検出器と
の直列回路に流れる電流は、平滑コンデンサ電流に比例
した電流となり、またこの電流値は平滑コンデンサ容量
と偏磁検出用コンデンサ容量との比で決まるため、上記
直列回路の電流検出値を従来と同一構成の偏磁検出部の
入力値として利用することができる。(Function) According to the present invention, the current flowing in the series circuit of the capacitor for detecting biased magnetism and the current detector is a current proportional to the current of the smoothing capacitor, and this current value is equal to the capacitance of the smoothing capacitor and the capacitor for detecting biased magnetism. Since it is determined by the ratio to the capacitance, the current detection value of the series circuit can be used as the input value of the biased magnetism detection section having the same configuration as the conventional one.
また、偏磁検出用コンデンサと電流検出器との直列回路
の配線インダクタンスが増えても、平滑コンデンサにつ
いては電流検出器を接続する必要がないため出力線を最
短にして配線インダクタンスを減らすことができ、その
蓄積エネルギーを大幅に減少させることが可能なため、
全体としてインバータの直流入力部の配線インダクタン
スの減少が可能になり、スナバ損失の低減を図ることが
できる。In addition, even if the wiring inductance of the series circuit between the capacitor for detecting biased magnetism and the current detector increases, since there is no need to connect the current detector to the smoothing capacitor, the output line can be kept as short as possible to reduce the wiring inductance. , it is possible to significantly reduce the stored energy,
Overall, it is possible to reduce the wiring inductance of the DC input section of the inverter, and it is possible to reduce snubber loss.
（実施例） 以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図はこの実施例の構成を示すもので、第２図と同一
の構成要素には同一番号を付してその説明を省略する。FIG. 1 shows the configuration of this embodiment, and the same components as in FIG. 2 are given the same numbers and their explanations will be omitted.
第２図との相違点は、偏磁検出用コンデンサ２１と電流
検出器２２との直列回路を平滑コンデンサ３に対し並列
に接続し、これらの偏磁検出用コンデンサ２１．電流検
出器２２、後述する増幅回路１０６及び第２図と同一構
成の偏磁検出部２００により偏磁検出回路を構成したも
のである。なお、この実施例では第２図における電流検
出器２０は不要となる。The difference from FIG. 2 is that a series circuit of a capacitor 21 for detecting biased magnetism and a current detector 22 is connected in parallel to the smoothing capacitor 3, and these capacitors 21 . A biased magnetism detection circuit is constituted by a current detector 22, an amplifier circuit 106 to be described later, and a biased magnetism detection section 200 having the same configuration as that in FIG. Note that in this embodiment, the current detector 20 in FIG. 2 is not required.
この回路の各部の動作波形は従来回路とほぼ同じとなり
、第３図で示すことができる。ただ、この実施例では、
第２図において平滑コンデンサ３の電流を電流検出器２
０により検出していたのに代えて、偏磁検出用コンデン
サ２１と電流検出器２２との直列回路によって平滑コン
デンサ３及び偏磁検出用コンデンサ２１の容量比分の１
の電流を検出している。The operating waveforms of each part of this circuit are almost the same as those of the conventional circuit, and can be shown in FIG. However, in this example,
In Fig. 2, the current of the smoothing capacitor 3 is detected by the current detector 2.
Instead of detecting by 0, the capacitance ratio of the smoothing capacitor 3 and the capacitor 21 for detecting bias is 1/1 by the series circuit of the capacitor 21 for detecting bias magnetism and the current detector 22.
The current is being detected.
この検出電流波形は、電流検出器２２のインダクタンス
が小さいため、平滑コンデンサ３の電流波形とほぼ一致
しており、この電流検出値を増幅回路１０６によって増
幅することにより、従来の電流検出器２０の出力値と一
致させることができ、この増幅した波形を偏磁検出部２
００に入力することで従来と同様に変圧器１２の偏磁電
流を検出することができる。そして、偏磁検出部２００
からの偏磁電流検出信号が零になるようにインバータの
正、負の出力時間積を制御することにより、変圧器１２
が飽和して大きな励磁電流を流すことがなくなり、直流
偏磁を防止することができるものである。This detected current waveform almost matches the current waveform of the smoothing capacitor 3 because the inductance of the current detector 22 is small, and by amplifying this current detected value by the amplifier circuit 106, This amplified waveform can be matched with the output value, and this amplified waveform is sent to the polarization detector 2.
By inputting 00, the bias current of the transformer 12 can be detected as in the conventional case. Then, the biased magnetism detection section 200
By controlling the positive and negative output time products of the inverter so that the bias current detection signal from the transformer 12 becomes zero,
This prevents a large excitation current from flowing due to saturation, and can prevent DC biased magnetization.
なお、本発明は上記実施例のように単相変圧器ばかりで
なく、三相インバータに接続された三相変圧器にも適用
可能である。また、変圧器の負荷としては交流負荷であ
ってもよい。Note that the present invention is applicable not only to a single-phase transformer as in the above embodiment, but also to a three-phase transformer connected to a three-phase inverter. Further, the load of the transformer may be an AC load.
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、新たに付加された偏磁検
出用コンデンサと電流検出器との直列回路による配線イ
ンダクタンスが増えたとしも、平滑コンデンサには電流
検出器を接続する必要がないから出力線を最短にするこ
とによって配線インダクタンスを減少させることができ
、インバータの直流入力部の配線インダクタンスは結果
として増加しないため、この配線インダクタンスにより
発生する損失を減少させて装置の効率低下やスナバ回路
の大形化を回避することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, even if the wiring inductance increases due to the series circuit of the newly added capacitor for detecting biased magnetism and the current detector, the current detector is not connected to the smoothing capacitor. Since there is no need to connect, the wiring inductance can be reduced by making the output line as short as possible, and the wiring inductance at the DC input section of the inverter does not increase as a result, so the loss caused by this wiring inductance can be reduced and the device It is possible to avoid a decrease in efficiency and an increase in the size of the snubber circuit.
また、偏磁検出用コンデンサに接続される電流検出器は
各コンデンサの容量比分の１の電流定格のものを使用す
ることができ、電流検出器の小形化、低価格化が可能で
ある。例えば、発明者等の実験によれば、平滑コンデン
サの電流が数百への場合、定格がＩＡ以下の電流検出器
を使用できることが確認されている。Further, the current detector connected to the capacitor for detecting biased magnetism can have a current rating that is 1/1 of the capacitance ratio of each capacitor, and the current detector can be made smaller and lower in price. For example, according to experiments conducted by the inventors, it has been confirmed that when the current of the smoothing capacitor is several hundred, it is possible to use a current detector with a rating of IA or less.
第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は従来の
技術を示す回路図、第３図は第２図の各部の動作波形図
である。
１・・・直流電源 ２，１７・・平滑リアクトル３．
１８・・平滑コンデンサ
４〜７・・・トランジスタ
８〜１１．１３〜１６・・ダイオード １２・・・変
圧器１９・・・負荷 ２１・偏磁検出用コンデンサ２
２・・・電流検出器 ２３・・・スナバ回路１００・
・・半波整流回路 １０１・・・反転回路１０２．１
０３・・・半導体スイッチ １０４・・・平滑回路１
０５・・・インバータ制御回路 １０６・・・増幅回
路２００・・・偏磁検出部
Ｑ□〜Ｑ２・・・配線インダクタンスFIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional technique, and FIG. 3 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 2. 1...DC power supply 2,17...Smoothing reactor 3.
18...Smoothing capacitor 4-7...Transistor 8-11.13-16...Diode 12...Transformer 19...Load 21.Capacitor 2 for detecting biased magnetism
2... Current detector 23... Snubber circuit 100.
... Half-wave rectifier circuit 101 ... Inverting circuit 102.1
03...Semiconductor switch 104...Smoothing circuit 1
05... Inverter control circuit 106... Amplifier circuit 200... Unbalanced magnetism detection section Q□~Q2... Wiring inductance
Claims (1)
変圧器の偏磁検出回路において、 前記インバータの直流入力側に接続された平滑コンデン
サに対し並列に、偏磁検出用コンデンサと電流検出器と
の直列回路を接続し、前記電流検出器による電流検出値
から前記変圧器の偏磁電流を検出することを特徴とする
変圧器の偏磁検出回路。[Claims] In a magnetic bias detection circuit for a transformer whose primary winding is connected to the AC output side of a voltage source inverter, the magnetic bias detection circuit is configured to detect bias magnetism in parallel to a smoothing capacitor connected to the DC input side of the inverter. 1. A bias magnetism detection circuit for a transformer, characterized in that a series circuit of a capacitor and a current detector is connected, and a bias current of the transformer is detected from a current detection value by the current detector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103663A JPH044762A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Biased magnetization detection of transformer |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2103663A JPH044762A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Biased magnetization detection of transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044762A true JPH044762A (en) | 1992-01-09 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2103663A Pending JPH044762A (en) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | Biased magnetization detection of transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH044762A (en) |
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