磁偏、磁飽和、或磁通量的檢測器的制造方法
【專利摘要】檢測器包括檢測繞組（21,22,27,28）、檢測繞組測量部（24）、和檢測部（23）。磁芯（11,61,71,81,92）具有沿著非均勻截面穿透磁芯的孔（11b,11c,11e,11f,11g,11h,61d,61e,71b,81b,92b）。檢測繞組包括導線，該導線插入該孔中并圍繞檢測區(qū)域（11dx,11dy,11ix,11iy）的周邊，該檢測區(qū)域是非均勻截面的一部分并具有與非均勻截面的平均磁通密度不同的磁通密度。檢測繞組測量部執(zhí)行與由檢測繞組所感應的電動勢相關的測量。檢測部基于檢測繞組測量部的測量結(jié)果來檢測磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量。
【專利說明】 磁偏、磁飽和、或磁通量的檢測器
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本公開內(nèi)容涉及檢測磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量的檢測器。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣電源設置有用以電絕緣輸入側(cè)和輸出側(cè)的變壓器。然而，如果太多的磁偏出現(xiàn)在變壓器的磁芯中，則損耗會增加，或者磁芯可被磁性飽和而在繞組上產(chǎn)生過多的勵磁電流。對于這個問題的必要解決方案包括控制電壓并檢測在磁芯中產(chǎn)生的磁偏或過量的DC磁通，以消除磁偏和磁飽和。
[0003]在JP-A-Hl 1-40429中描述的磁偏評估裝置中，變壓器的磁芯設置有由磁導率高于磁芯的材料制成的小型磁芯(旁路磁路)。此外，旁路磁路設置有檢測繞組。旁路磁路比磁芯更容易引起磁通飽和。即使磁芯通量改變，檢測繞組也只在磁芯通量接近于O時感應出電壓。
[0004]如果磁偏出現(xiàn)在磁通周期性改變的磁芯中，則磁芯通量變?yōu)榱銜r的時間間隔不同于在正常狀態(tài)下的時間間隔。因此，檢測繞組感應出電壓時的時間間隔也改變。根據(jù)JP-A-Hl 1-40429的磁偏評估裝置通過監(jiān)測檢測繞組感應出電壓時的時間間隔而檢測磁偏。
[0005]然而，在JP-A-H11-40429中描述的磁偏評估裝置需要為變壓器鐵芯提供額外的旁路磁路，且成本增加。在近年來，鐵氧體通常用作變壓器鐵芯的材料。因為這種鐵芯是易碎的，當變壓器鐵芯設置有旁路磁路時，變壓器鐵芯的強度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開內(nèi)容的目的是提供磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量的檢測器，同時限制成本的增加和磁芯強度的降低。
[0007]根據(jù)本公開內(nèi)容的一方面，檢測磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量的檢測器包括檢測繞組、檢測繞組測量部和檢測部，其中線圈纏繞在該磁芯周圍。當線圈被施加有電壓以形成磁通時，磁芯具有在磁通密度中出現(xiàn)不均勻性分布的非均勻截面。磁芯具有沿著非均勻截面穿透磁芯的孔。
[0008]檢測繞組包括導線，導線插入磁芯的孔中并圍繞檢測區(qū)域的周邊。檢測區(qū)域是非均勻截面的一部分，并具有與非均勻截面的平均磁通密度不同的磁通密度。
[0009]檢測繞組測量部執(zhí)行與檢測繞組所感應的電動勢相關的測量。檢測部基于檢測繞組測量部的測量結(jié)果，來檢測磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量。
[0010]上述檢測器可檢測磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量，同時限制成本的增加和磁芯強度的降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]根據(jù)結(jié)合附圖所做出的以下詳細描述，本公開內(nèi)容的附加目的和優(yōu)點將更加明顯。在附圖中:[0012]圖1是示出根據(jù)第一實施例的變壓器和檢測器的配置的說明圖；
[0013]圖2是沿著圖1中的線I1-1I截取的變壓器鐵芯的截面視圖；
[0014]圖3是示出根據(jù)第一實施例的變壓器和檢測器的配置的示例的說明圖；
[0015]圖4是示出在介質(zhì)角處彎曲的磁通線的說明圖；
[0016]圖5是示出在介質(zhì)的角處隨著整個介質(zhì)的磁通φ而變化的磁通密度和在為角提供的檢測繞組處的感應電壓的曲線圖；
[0017]圖6是示出當矩形波電壓施加到變壓器的初級繞組時變壓器的整個磁芯的磁通Φ、磁芯在角處的磁通密度、以及在為角提供的檢測繞組處的感應電壓的變化的曲線圖；
[0018]圖7是示出當正磁偏出現(xiàn)在變壓器鐵芯中時在磁芯角處隨著整個磁芯的磁通Φ變化的磁通密度和在為角提供的檢測繞組處的感應電壓的曲線圖；
[0019]圖8是示出當負磁偏出現(xiàn)在變壓器鐵芯中時在磁芯角處隨著整個磁芯的磁通Φ變化的磁通密度和在為角提供的檢測繞組處的感應電壓的曲線圖；
[0020]圖9是示出在為變壓器鐵芯的角所提供的內(nèi)外檢測繞組處的感應電壓Vin和Vout取決于磁偏是否出現(xiàn)而變化的說明圖；
[0021]圖10是示出根據(jù)第一實施例的第一確定處理的流程圖；
[0022]圖11是示出根據(jù)第一實施例的第二確定處理的流程圖；
[0023]圖12是示出從比較感應電壓Vin和Vout的比較電路輸出的取決于磁偏是否出現(xiàn)的比較信號的說明圖；
[0024]圖13是示出執(zhí)行根據(jù)第一實施例的第三確定處理的檢測器的框圖；
[0025]圖14是示出根據(jù)第一實施例的第三確定處理的流程圖；
[0026]圖15是示出基于在為變壓器鐵芯的角提供的內(nèi)外檢測繞組處的感應電壓Vin和Vout的取決于磁偏是否出現(xiàn)的積分信號的說明圖；
[0027]圖16是示出執(zhí)行根據(jù)第一實施例的第四確定處理的檢測器的框圖；
[0028]圖17是示出根據(jù)第一實施例的第四確定處理的流程圖；
[0029]圖18是示出基于在為變壓器鐵芯的角提供的內(nèi)外檢測繞組處的感應電壓Vin和Vout的取決于磁偏是否出現(xiàn)的積分信號的說明圖；
[0030]圖19是示出執(zhí)行根據(jù)第一實施例的第五確定處理的檢測器的框圖；
[0031]圖20是示出根據(jù)第一實施例的第五確定處理的流程圖；
[0032]圖21是示出當根據(jù)第一實施例的第一磁飽和消除處理被執(zhí)行時施加到變壓器的初級繞組的電壓的曲線圖；
[0033]圖22是示出當根據(jù)第一實施例的第一磁飽和消除處理被執(zhí)行時施加到變壓器的初級繞組的電壓的曲線圖；
[0034]圖23是示出根據(jù)第一實施例的第一磁飽和消除處理的流程圖；
[0035]圖24是示出為變壓器鐵芯的角提供的檢測繞組的示例的說明圖；
[0036]圖25是示出為變壓器鐵芯的角提供的檢測繞組的示例的說明圖；
[0037]圖26是示出為平面變壓器鐵芯中的凹口提供的檢測繞組的示例的說明圖；
[0038]圖27是示出根據(jù)第二實施例的為變壓器鐵芯的角提供的雙檢測繞組的說明圖；
[0039]圖28是示出根據(jù)第二實施例的變壓器鐵芯的角的截面圖；
[0040]圖29是示出根據(jù)第二實施例的為平面變壓器提供的雙檢測繞組的說明圖；[0041]圖30是示出根據(jù)第三實施例的電抗器的配置的說明圖；
[0042]圖31是示出根據(jù)第三實施例的第六確定處理的流程圖；
[0043]圖32是示出根據(jù)第四實施例的回掃變壓器的配置的說明圖；
[0044]圖33是示出根據(jù)第四實施例的第七確定處理的流程圖；
[0045]圖34是示出根據(jù)第五實施例的開關式磁阻電機的配置的說明圖；以及
[0046]圖35是示出根據(jù)第五實施例的第八確定處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0047]將參考附圖來描述本公開內(nèi)容的實施例。本公開內(nèi)容的實施例不限于下面的內(nèi)容?？稍诒景l(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)對實施例作出各種修改。
[0048](第一實施例)
[0049][配置]
[0050]將描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施例的絕緣電源I的配置。如圖1所示，絕緣電源I包括逆變器電路40、變壓器10、整流器電路30、以及用于檢測在變壓器10的磁芯11處的磁偏或磁飽和的檢測器20。
[0051]逆變器電路40包括功率切換元件，并從DC電壓產(chǎn)生周期性變化的矩形波AC電壓，該DC電壓由DC電源產(chǎn)生。變壓器10對從逆變器電路40產(chǎn)生的AC電壓的振幅進行轉(zhuǎn)換。變壓器10包括磁芯11、初級繞組12和次級繞組13。磁芯11被成形為矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)。給初級繞組12提供AC電壓。次級繞組13輸出轉(zhuǎn)換的電壓。
[0052]磁芯11包括穿透中心的矩形中空。截面被形成為沿著中空的穿透方向的矩形。磁芯11具有四個角，每個角以90度彎曲。內(nèi)孔Ilb和外孔Ilc分別形成在一個角Ila的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。磁芯11可以由鐵氧體制成。
[0053]內(nèi)孔Ilb和外孔Ilc沿著沿圖1中的線I1-1I截取的截面(稍后將描述的非均勻截面Ild)垂直地穿透磁芯11 (參見圖2)，該截面包括在角Ila的內(nèi)表面(磁芯11內(nèi)部的外表面)和外表面(磁芯11外部的外表面)處的邊緣。
[0054]整流器電路30包括二極管、電感器和電容器。整流器電路30將從變壓器10轉(zhuǎn)換的AC電壓的全波整流。整流器電路30不限于如圖1所示的配置，并可被設置為根據(jù)各種系統(tǒng)的整流器電路。
[0055]檢測器20包括為內(nèi)孔Ilb提供的內(nèi)檢測繞組21和為外孔Ilc提供的外檢測繞組
22。內(nèi)檢測繞組21穿透內(nèi)孔lib。內(nèi)檢測繞組21包括纏繞在非均勻截面Ild的位于磁芯11的內(nèi)表面與內(nèi)孔Ilb之間的局部區(qū)域Ildx周圍的導線。外檢測繞組22穿透外孔11c。外檢測繞組22包括纏繞在非均勻截面Ild的位于磁芯11的外表面與外孔Ilc之間的局部區(qū)域Ildy周圍的導線。內(nèi)外檢測繞組21和22纏繞在局部區(qū)域周圍適當?shù)拇螖?shù)。
[0056]檢測器20包括放大器電路21a和22a以及控制器23。放大器電路21a和22a對由內(nèi)外檢測繞組21和22感應的感應電壓進行放大?？刂破?3主要包括CPU、ROM和RAM，并綜合控制該裝置。
[0057]例如，給檢測器20提供電壓信號，該電壓信號通過將從逆變器電路40提供到初級繞組12的AC電壓衰減而產(chǎn)生。如稍后將詳細描述的，控制器23基于由內(nèi)外檢測繞組21和22感應的電壓信號或感應電壓，來檢測在變壓器10的磁芯11中產(chǎn)生的磁偏。[0058]當磁芯11上的磁飽和達到規(guī)定的水平時，檢測器20將停止信號傳送到逆變器電路40，以暫時停止向初級繞組12施加AC電壓。
[0059]如圖3所示，絕緣電源I還可包括參考繞組50和分壓電阻器51和52。參考繞組50纏繞在變壓器10的磁芯11上的外表面周圍，以便與在磁芯11中形成的磁通互連。分壓電阻器51和52劃分由參考繞組50感應的感應電壓。
[0060]劃分的感應電壓(參考感應電壓)被提供到檢測器20的控制器23。控制器23可基于參考感應電壓和由內(nèi)外檢測繞組21和22感應的感應電壓，來檢測在變壓器10的磁芯11中產(chǎn)生的磁偏(稍后將被詳細描述)。
[0061][磁偏檢測的概述]
[0062]下文描述了檢測器20如何檢測在變壓器10的磁芯11中產(chǎn)生的磁偏。
[0063]磁通密度不均勻地分布在用于例如絕緣電源和絕緣轉(zhuǎn)換器的變壓器的磁芯的角處。檢測器20利用該特性來檢測在磁芯中產(chǎn)生的磁偏。
[0064]根據(jù)靜磁學，已知磁通線曲率與在磁導率是恒定的介質(zhì)(磁芯)內(nèi)部的磁通密度的空間梯度成比例。例如，形成沿著銳角或急劇彎曲的部分的磁路增加了內(nèi)部的磁通線曲率，以產(chǎn)生非常高的磁通密度。在這樣的位置處，在磁通密度中的不均勻分布出現(xiàn)在橫切磁路(磁通線)的截面中。在下面的描述中,磁芯中橫切磁路并在磁通密度中具有不均勻分布的截面被稱為非均勻截面。
[0065]例如，圖4示出磁通線102a到102d形成在介質(zhì)中的度數(shù)Θ的角100處。在這種情況下，麥克斯韋方程產(chǎn)生下面的公式，來表示在該位置內(nèi)部的外表面上的邊緣101附近的介質(zhì)內(nèi)部的磁通密度Bin。
[0066]Bin r" ((31 / Θ )-1)
[0067]其中長度r表示距邊緣101的距離，Θ表示邊緣101的角度，而Bin表示磁通密度。
[0068]上述公式示出如果Θ大于Ji則磁通密度Bin在邊緣101附近發(fā)散。然而，如果介質(zhì)確保恒定的磁導率，則出現(xiàn)這種現(xiàn)象。在實際磁性材料上，如果磁通密度過多地增大以超過飽和的磁通密度，則磁飽和進展以降低磁導率。因此，磁通密度依然是有限值。
[0069]圖5中的曲線110示出三角波形中的整個磁路變化的磁通Φ。在這種條件下,下文檢查在角100的邊緣101附近的磁通密度Bin和在位于邊緣101附近外部的介質(zhì)內(nèi)部的區(qū)域(也被稱為外部區(qū)域)的磁通密度Bout。應注意，只要整個磁路截面的平均磁通密度不超過用作介質(zhì)的磁性材料的飽和磁通密度,磁通Φ就變化。
[0070]圖5中的時段Ts示出對于整個磁路的磁通Φ的足夠小的絕對值。在這種情況下，沒有出現(xiàn)磁飽和，即使在邊緣101附近的磁通密度Bin明顯增加到高于其周圍。磁通波形在邊緣101附近保持線性。如曲線111所示，時段Ts引起邊緣101附近的磁通密度Bin的凸起波形。
[0071]時段Tb示出整個磁路的磁通φ的足夠大的絕對值。磁飽和強烈地影響邊緣101附近的磁通密度Bin。如果磁通密度Bin超過飽和的磁通密度，介質(zhì)的磁導率降低以將磁阻增加到在邊緣101附近穿過的磁通。這減輕了邊緣101附近的磁通的進一步集中。因此，曲線111中的時段Tb抑制邊緣101附近的磁通密度Bin的時間導數(shù)。
[0072]磁通主要在時段Ts期間在邊緣101附近穿過，以減小外部區(qū)域中的磁通的時間導數(shù)。隨后的時段Tb抑制在邊緣101附近穿過的磁通。穿過外部區(qū)域的磁通增加，從而增加磁通的時間導數(shù)。因此,在外部區(qū)域中的磁通密度Bout改變，如曲線112所示。
[0073]在檢測繞組設置在邊緣101附近周圍以與磁通互連的情況下，由檢測繞組感應的電壓Vin與磁通密度Bin的時間導數(shù)(每單位時間變化的程度)成比例，且波形如曲線113所示的那樣而產(chǎn)生。在檢測繞組設置在外部區(qū)域周圍以與磁通互連的情況下，由檢測繞組感應的電壓Vout的波形由于同一原因如曲線114所示的那樣而產(chǎn)生。
[0074]測量由檢測繞組感應的電壓可確定在磁芯中產(chǎn)生的磁通是否足夠小(時段Ts)或足夠大(時段Tb)。
[0075]下文描述了來自檢測繞組的感應電壓與磁通密度之間的關系，以便具體考慮基于上面提到的知識的磁偏檢測方法。在下面的描述中，λ表示穿越由檢測繞組所圍繞的非均勻截面的局部區(qū)域的磁通，φ表示整個非均勻截面的磁通，且t表示時間。來自檢測繞組的感應電壓Vd取決于磁通λ的時間導數(shù)。磁通Φ唯一地確定磁通λ。因此，感應電壓Vd可
由下面的方程表示。該方程忽略磁滯或泄漏磁通的影響。
[0076]
Vd = dX/dt = (dX/dq>)*d(p/dt = (d>-/d(p)* Vcoil
[0077]其中Vcoil表示施加到被配置為例如變壓器的介質(zhì)(磁芯)的初級繞組(或次級繞組)的電壓。
[0078]在該方程中，ca/dcp是只使用磁通φ作為變量的函數(shù)。可通過找到檢測繞組的感應電壓Vd和施加到初級繞組的電壓Vcoil之間的比，來計算磁通φ的值。例如在確保施加到初級繞組的電壓的恒定振幅的絕緣轉(zhuǎn)換器上，VcoiI的絕對值可被假定為恒定的。然后，檢測繞組的感應電壓Vd的絕對值反映磁通φ。
[0079]下文描述在由內(nèi)檢測繞組21感應的內(nèi)感應電壓Vin、由外檢測繞組22感應的外感應電壓Vout、以及在根據(jù)第一實施例的絕緣電源I的磁芯11中的磁偏狀態(tài)當中的關系。
[0080]在沒有磁偏出現(xiàn)的情況下，假設施加到磁芯11的初級繞組12的AC電壓Vl在如圖6中的曲線120所示的矩形波中改變。磁通9對應于作為磁芯11的整個截面的非均勻截面lid。磁通(pin對應于由內(nèi)檢測繞組21圍繞的內(nèi)局部區(qū)域lldx。磁通(pout對應于由外檢測繞組22圍繞的外局部區(qū)域lldy。磁通φ、φιη和Cpout如曲線121到123所示的那樣發(fā)生變化。感應電壓Vin和Vout如曲線124到所示的那樣發(fā)生變化。在將非零電壓Vl施加到初級線圈12的時段期間，感應電壓波形是雙向?qū)ΨQ的。
[0081]內(nèi)感應電壓Vin的絕對值大于外感應電壓Vout的絕對值。曲線124和125對于Vin和Vout使用不同的標度。電壓施加時段包括內(nèi)感應電壓Vin的絕對值接近最大值的最大時段124a到124c。電壓施加時段還包括內(nèi)感應電壓Vout的絕對值接近最小值的最小時段 125a 到 125c。
[0082]圖7中的曲線130到132顯示磁偏出現(xiàn)，且整個截面的磁通Φ在正方向上偏轉(zhuǎn)。在這種情況下，電壓施加時段失去感應電壓Vin和Vout的波形的對稱性。正內(nèi)感應電壓Vin使最大時段131a和131c較早出現(xiàn)。負內(nèi)感應電壓Vin使最大時段131b較晚出現(xiàn)。正外感應電壓Vout使最小時段132a和132c較早出現(xiàn)。負外感應電壓Vout使最小時段132b較晚出現(xiàn)。[0083]類似地，圖8中的曲線140到142顯示磁偏出現(xiàn)，且整個截面的磁通φ在負方向上偏轉(zhuǎn)。同樣在這種情況中，電壓施加時段失去感應電壓Vin和Vout的波形的對稱性。正內(nèi)感應電壓Vin使最大時段141a和141c較晚出現(xiàn)。負內(nèi)感應電壓Vin使最大時段141b較早出現(xiàn)。正外感應電壓Vout使最小時段142a和142c較晚出現(xiàn)。負外感應電壓Vout使最小時段142b較早出現(xiàn)。
[0084]檢測器20基于在電壓施加時段中的感應電壓失真，來檢測在磁芯11中產(chǎn)生的磁偏。如果磁通出現(xiàn)，則使每個感應電壓的最大或最小時段偏轉(zhuǎn)的方向取決于在初級繞組12以及內(nèi)外檢測繞組21和22當中的磁耦合的極性。使最大或最小時段偏轉(zhuǎn)的方向取決于引起磁偏的方向。檢測方向可確定磁偏的極性。
[0085]下面的描述假設將正電壓施加到初級繞組12允許磁芯11引起在正方向上的磁通，且將負電壓施加到該初級繞組12允許磁芯11引起在負方向上的磁通。下面的描述還
假設施加到初級繞組12的電壓的變化還根據(jù)上面提到的模式來改變磁通φ、(pin和(pout
以及在磁芯11中產(chǎn)生的內(nèi)外感應電壓Vin和Vout。
[0086]然而，本公開內(nèi)容不限于此。顯然，在初級繞組12、以及內(nèi)外檢測繞組21和22當中的磁耦合的極性改變磁芯11中產(chǎn)生的磁通的方向和每個感應電壓的極性。
[0087][磁偏檢測方法的細節(jié)]
[0088]下文詳細描述檢測器如何檢測檢測器20中的變壓器10的磁芯11中的磁偏。
[0089]<第一確定處理>
[0090]第一確定處理通過在規(guī)定的時刻在將電壓施加到初級繞組12的時段期間將內(nèi)感應電壓或外感應電壓與閾值相比較，來檢測磁芯11中的磁偏。
[0091]作為示例，圖9示出緊接在將正電壓施加到初級繞組12的時段結(jié)束之前的時刻Tend。在時刻Tend，與不引起磁偏的正常狀態(tài)比較，在磁芯11中朝著負方向產(chǎn)生的磁偏增加了內(nèi)感應電壓Vin并降低了外感應電壓Vout。相反，在時刻Tend，與正常狀態(tài)比較，在磁芯11中朝著正方向產(chǎn)生的磁偏降低了內(nèi)感應電壓Vin并增加了外感應電壓Vout。
[0092]基于在正常狀態(tài)下在時刻Tend測量的內(nèi)感應電壓Vin來設定閾值Vthl和Vth2。如果內(nèi)感應電壓Vin在時刻Tend大于閾值Vthl，則控制器23確定在磁芯11中出現(xiàn)負磁偏。如果內(nèi)感應電壓Vin在時刻Tend小于閾值Vth2，則控制器23確定在磁芯11中出現(xiàn)正磁偏。
[0093]類似地，基于在正常狀態(tài)下在時刻Tend測量的外感應電壓Vout來設定閾值Vth3和Vth4。如果外感應電壓Vout在時刻Tend小于閾值Vth3，則控制器23確定在磁芯11中出現(xiàn)負磁偏。如果外感應電壓Vout在時刻Tend大于閾值Vth4，則控制器23確定在磁芯11中出現(xiàn)正磁偏。
[0094]作為另一示例，圖9示出緊接在將正電壓施加到初級繞組12的時段開始之后的時亥ijTsta。在時刻Tsta，與正常狀態(tài)比較，在磁芯11中朝著負方向產(chǎn)生的磁偏降低了內(nèi)感應電壓Vin并增加了外感應電壓Vout。在時刻Tsta，與正常狀態(tài)比較，在磁芯11中朝著正方向產(chǎn)生的磁偏增加了內(nèi)感應電壓Vin并降低了外感應電壓Vout。
[0095]可基于在正常狀態(tài)下在時刻Tsta的內(nèi)感應電壓Vin和外感應電壓Vout來設定閾值。在時刻Tsta的內(nèi)外感應電壓Vin和Vout可與閾值相比較，以檢測磁偏(如果有的話)以及磁偏的方向。
[0096]可使用除了 Tsta和Tend以外的任何時刻。類似于上述的方法可用于檢測磁偏(如果有的話)以及在從將正或負電壓施加到初級繞組12開始起的規(guī)定時段經(jīng)過之后的給定時刻的磁偏方向。
[0097]將參照圖10中的流程圖描述第一確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第一確定處理。在S200，檢測器20的控制器23被提供有來自逆變器電路40的電壓信號，并基于電壓信號來確定該處理是否達到測量時刻以執(zhí)行上述比較。如果該確定被確認(在S200的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S205。如果該確定被否定(在S200的否)，則控制器23終止該處理。
[0098]在S205，控制器23測量內(nèi)感應電壓或外感應電壓?？刂破?3將測量結(jié)果與閾值相比較，并基于比較結(jié)果來確定磁偏是否出現(xiàn)在磁芯11中。當確定磁偏出現(xiàn)時，控制器23基于施加到初級繞組12的電壓的極性或感應電壓的極性，來檢測磁偏的方向(磁偏方向)(S210)?？刂破?3隨后終止該處理。
[0099]通過執(zhí)行第一確定處理，控制器23可以可靠地檢測磁芯11中的磁偏和磁偏方向。作為正弦波或三角波的電壓變化可施加到初級繞組12。在這種情況下，可基于在正常狀態(tài)下在預定測量時刻的內(nèi)或外感應電壓來類似地設定閾值。控制器23可通過在測量時刻測量內(nèi)或外感應電壓并將測量值與閾值相比較來檢測磁偏和磁偏方向。
[0100]閾值受施加到初級繞組12的來自逆變器電路40的AC電壓的振幅的影響。如果振幅是固定的，則閾值可被預先確定并存儲在控制器23的ROM中。
[0101]如果振幅是可變的，則控制器23可在第一確定處理的S205基于來自逆變器電路40的電壓信號來計算振幅?？刂破?3可基于計算結(jié)果來設定閾值。在S210，控制器23可通過將閾值與內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值相比較來檢測磁偏。
[0102]可選地，控制器23可在S205基于電壓信號來計算振幅。在S210，控制器23可通過將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值除以振幅(以將測量值歸一化)并將歸一化的測量值與預定的閾值相比較，來檢測磁偏。
[0103]磁偏可如上所述被合適檢測。初級繞組12可能使不穿過磁芯11的很多磁通泄
漏。在這樣的情況下，穿過磁芯11的整個磁通量φ的時間導數(shù)d(p/dt不完全反映施加到初
級繞組12的電壓。因此，即使閾值基于施加到初級繞組12的AC電壓的振幅而被計算或振幅用于將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值歸一化，仍可能未正確地檢測出磁偏。
[0104]如果絕緣電源I設置有參考繞組50(參見圖3)，則來自參考繞組50的感應電壓反
映了穿過磁芯11的整個磁通量φ的時間導數(shù)d(p/dt，即使初級繞組12產(chǎn)生很多泄漏磁通。
基于在正常狀態(tài)下的內(nèi)感應電壓或外感應電壓和由參考繞組50感應的參考感應電壓來設定上述閾值。
[0105]在振幅是可變的情況下，控制器23還可在第一確定處理的S205測量參考感應電壓，并基于測量結(jié)果來設定閾值。在S210，控制器23可通過將閾值與內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值相比較來檢測磁偏。
[0106]可選地，控制器23還可在S205測量參考感應電壓。在S210，控制器23可使用參考感應電壓來歸一化內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值，并將歸一化的測量值與預定的閾值相比較以檢測磁偏。
[0107]即使很多磁通泄漏，磁偏也可如上所述被合適檢測。因為逆變器電路40不需要向檢測器20提供電壓信號，因此絕緣電源I的配置可被簡化。
[0108]〈第二確定處理〉
[0109]第二確定處理通過將在將電壓施加到初級線圈12的時段開始之后和在將電壓施加到初級線圈12的時段結(jié)束之前即刻測量的兩個內(nèi)感應電壓(或兩個外感應電壓)相比較，來檢測磁芯11中的磁偏。
[0110]如上所述，內(nèi)外感應電壓表示在正常狀態(tài)下在電壓施加時段期間的對稱波形。感應電壓的值在緊接在電壓施加時段開始之后的時刻Tsta和緊接在電壓施加時段結(jié)束之前的時刻Tend彼此相等(參見圖9)。
[0111]然而，如果在磁芯11中出現(xiàn)磁偏，則失去對稱性。感應電壓在時刻Tsta和Tend彼此不同。在這樣的情況下，控制器23測量在這些時刻的內(nèi)感應電壓或外感應電壓。如果在這些測量結(jié)果之間的差超過規(guī)定值，則控制器23確定在磁芯11中出現(xiàn)磁偏。
[0112]控制器23可使用在測量在這些時刻的感應電壓的結(jié)果之間的大小關系，來確定磁偏是否出現(xiàn)在正方向或負方向上。在內(nèi)感應電壓將被測量的情況下，如果在時刻Tsta的測量值小于在時刻Tend的測量值，則負磁偏出現(xiàn)在磁芯11中。相反，如果在時刻Tsta的測量值大于在時刻Tend的測量值，則正磁偏出現(xiàn)在磁芯11中。
[0113]將參照圖11中的流程圖來描述第二確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第二確定處理。在S250，檢測器20的控制器23被提供有來自逆變器電路40的電壓信號，并基于電壓信號來確定該處理是否到達緊接在電壓施加時段開始之后的時刻Tsta或緊接在電壓施加時段結(jié)束之前的時間Tend。如果該確定被確認(在S250的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S255。如果該確定被否定(在S250的否)，則控制器23終止該處理。
[0114]如果參考繞組50被提供，則控制器23可基于從參考繞組50所感應的參考感應電壓上升起所經(jīng)過的時間來確定到達時刻Tsta和Tend。
[0115]在S255，控制器23測量內(nèi)感應電壓或外感應電壓，并確定測量是否到達時刻Tend(S260)。如果該確定被確認(在S260的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S265。如果該確定被否定(在S260的否)，則控制器23終止該處理。
[0116]在S265，控制器23將在最近時刻Tsta和Tend測量內(nèi)感應電壓或外感應電壓的結(jié)果相比較。在S270，控制器23基于該比較結(jié)果來確定磁偏是否出現(xiàn)在磁芯11中。當確定磁偏出現(xiàn)時，控制器23基于在這些時刻的測量結(jié)果之間的大小關系和待測量的感應電壓，來檢測磁偏方向?？刂破?3隨后終止該處理。
[0117]上述確定方法可消除如用于第一確定處理的閾值，并更易于檢測磁偏。即使施加到初級繞組12的AC電壓的振幅是可變的，該方法也可易于檢測磁偏。
[0118]〈第三確定處理〉
[0119]第三確定處理基于在內(nèi)感應電壓和外感應電壓之間的比較結(jié)果中的時間差，來檢測在磁芯11中的磁偏。
[0120]如上所述，內(nèi)外感應電壓表示在正常狀態(tài)下在電壓施加時段期間的對稱波形。內(nèi)感應電壓表示在電壓施加時段開始和結(jié)束時的小絕對值和在中間的大絕對值。相反，外感應電壓表示在電壓施加時段開始和結(jié)束時的大絕對值和在中間的小絕對值。[0121 ] 比較電路用于將外感應電壓Vout與內(nèi)感應電壓Vin相比較，同時將這些感應電壓調(diào)節(jié)到合適的水平。圖12示出確定時段Thl和Th2，在該確定時段Thl和Th2期間，外感應電壓Vout大于內(nèi)感應電壓Vin。在正常狀態(tài)下，確定時段Thl出現(xiàn)在從正電壓施加時段開始起的一段規(guī)定長度的時間。類似地，確定時段Th2出現(xiàn)在直到正電壓施加時段結(jié)束的一段規(guī)定長度的時間。該確定時段具有相同的長度。
[0122]相反，如果磁偏出現(xiàn)在磁芯11中，則內(nèi)外感應電壓Vin和Vout的波形在電壓施加時段期間失去對稱性。在正電壓施加時段期間，正磁偏使確定時段Th2長于確定時段Thl。負磁偏使確定時段Thl長于確定時段Th2。第三確定處理通過比較確定時段的長度來檢測磁偏。第三確定處理還基于哪個確定時段較長來檢測磁偏方向。
[0123]用于執(zhí)行第三確定處理的檢測器20還包括比較電路24，其經(jīng)由放大器電路21a和22a (見圖13)被提供有內(nèi)外感應電壓。比較電路24比較這些感應電壓，并給控制器23提供指示比較結(jié)果的比較信號。
[0124]負電壓施加時段將在正電壓施加時段期間的感應電壓的極性反轉(zhuǎn)。在這種情況下，確定時段Thl和Th2使外感應電壓Vout低于內(nèi)感應電壓Vin。確定時段Thl和Th2出現(xiàn)在從負電壓施加時段開始起的一段規(guī)定長度的時間以及出現(xiàn)在直到負電壓施加時段結(jié)束的一段規(guī)定長度的時間。第三確定處理可通過比較確定時段的長度，來類似地檢測磁偏。
[0125]通常，雖然取決于每個檢測繞組纏繞在局部區(qū)域周圍的次數(shù)，然而外感應電壓Vout的絕對值小于內(nèi)感應電壓Vin的絕對值。為此，將對應于檢測繞組的放大器電路21a和22a進行調(diào)節(jié)，以允許外感應電壓Vout的增益高于內(nèi)感應電壓Vin的增益。在該條件下，將感應電壓輸入到比較電路24。顯然，放大器電路21a可由對應于內(nèi)檢測繞組21的衰減電路來代替，以通過使內(nèi)感應電壓Vin衰減來調(diào)節(jié)感應電壓電平。
[0126]將參照圖14中的流程圖來描述第三確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第三確定處理。在S300，檢測器20的控制器23基于來自比較電路24的比較信號，來確定在比較內(nèi)外感應電壓的結(jié)果中是否存在變化。如果該確定被確認(在S300的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S305。如果該確定被否定(在S300的否)，則控制器23終止該處理。
[0127]在S305，控制器23基于比較信號來確定外感應電壓是否高于內(nèi)感應電壓。如果該確定被確認(在S305的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S310。如果該確定被否定(在S305的否)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S315。
[0128]在S310，控制器23開始測量確定時段的持續(xù)時間，在該確定時段期間，外感應電壓的絕對值大于內(nèi)感應電壓的絕對值?？刂破?3隨后終止該處理。在S315，控制器35停止測量確定時段的持續(xù)時間，保存持續(xù)時間并使處理前進到S320。
[0129]在S320，控制器23基于來自逆變器電路40的電壓信號，來確定時刻是否在正電壓施加時段結(jié)束之后即刻出現(xiàn)。如果為變壓器10的磁芯11提供上述參考繞組50，則該確定可基于參考感應電壓來執(zhí)行。如果該確定被確認(在S320的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S325。如果該確定被否定(在S320的否)，則控制器23終止該處理。
[0130]在S325，控制器23將最近測量的確定時段(緊接在電壓施加時段結(jié)束之前的確定時段Th2)與前一確定時段(緊接在電壓施加時段開始之后的確定時段Thl)的持續(xù)時間相比較。如果在持續(xù)時間之間的差大于或等于規(guī)定的值，則控制器23確定出現(xiàn)磁偏。此外，控制器23基于哪個確定時段較長來檢測磁偏方向(S330)。控制器23隨后終止該處理。[0131]可選地，控制器23可使用AD轉(zhuǎn)換器來測量內(nèi)外感應電壓，比較測量結(jié)果，并基于比較結(jié)果而不是比較信號來執(zhí)行第三確定處理。
[0132]上述確定方法可基于外感應電壓和內(nèi)感應電壓的變化來檢測磁偏，并因此提高對檢測磁偏的靈敏度。如果比較電路24比較感應電壓，則控制器23可在不使用AD轉(zhuǎn)換器的情況下檢測磁偏，且能夠節(jié)約控制器23的硬件資源。
[0133]該方法可消除如用于第一確定處理的閾值，并更易于檢測磁偏。即使施加到初級繞組12的AC電壓的振幅是可變的，該方法也可易于檢測磁偏。
[0134]〈第四確定處理〉
[0135]第四確定處理基于對內(nèi)感應電壓或外感應電壓求積分的結(jié)果，來檢測磁芯11中的磁偏。
[0136]如上所述，內(nèi)外感應電壓Vin和Vout表示在正常狀態(tài)下在電壓施加時段期間的對稱波形。然而，當磁偏出現(xiàn)在磁芯11中時，失去對稱性。
[0137]為了解決該問題，將電壓施加到初級繞組12的時段被平分為第一半時段和第二半時段。第一半時段被設定為非反相時段，在該非反相時段期間，感應電壓極性未被反相。第二半時段被設定為反相時段，在該反相時段期間，感應電壓極性被反相。在非反相時段期間，給積分電路提供由極性未反相的感應電壓產(chǎn)生的信號。在反相時段期間，積分電路不被提供該信號，但被提供由極性被反相的感應電壓產(chǎn)生的信號。
[0138]在正常狀態(tài)下，積分電路在電壓施加時段結(jié)束時產(chǎn)生被設定為OV的積分信號。如果磁偏出現(xiàn)，則積分信號不被設定為0V。例如，在積分電路被提供有內(nèi)感應電壓的情況下，如果正磁偏出現(xiàn)，則積分信號表示在電壓施加時段結(jié)束時的正值。如果負磁偏出現(xiàn)，則積分信號表不在電壓施加時段結(jié)束時的負值(參見圖15)。
[0139]使用該特性，第四確定處理檢測磁芯11中的磁偏以及磁偏方向。如圖16所示，用以執(zhí)行第四確定處理的檢測器20還包括使用運算放大器和積分電路26的反相電路25。
[0140]經(jīng)由放大器電路21a和22a來給反相電路25提供內(nèi)感應電壓或外感應電壓。反相電路25根據(jù)來自控制器23的指令來將感應電壓的極性反相。給積分電路26提供內(nèi)感應電壓(或外感應電壓)或由反相電路25反相的內(nèi)感應電壓(或外感應電壓)。積分電路26對從所提供的感應電壓產(chǎn)生的信號求積分。
[0141]將參照圖17中的流程圖來描述第四確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第四確定處理。在S350，檢測器20的控制器23基于從逆變器電路40提供的電壓信號來確定電壓施加時段是否開始。顯然，如果為變壓器10的磁芯11提供上述參考繞組50，控制器23可基于參考感應電壓來執(zhí)行該確定。如果該確定被確認(在S350的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S355。如果該確定被否定(在S350的否)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S360。
[0142]在S355，控制器23開始測量在電壓施加時段開始之后經(jīng)過的時間，并隨后終止該處理。在S360，控制器23基于經(jīng)過的時間來確定電壓施加時段的第二半時段是否開始。如果該確定被確認(在S360的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S365。如果該確定被否定(在S360的否)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S370。
[0143]在S365，控制器23將反相電路25配置為將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的極性反相，并隨后終止該處理。在S370，控制器23基于來自逆變器電路40的電壓信號(或由參考繞組50感應的參考感應電壓)來確定電壓施加時段是否結(jié)束。如果該確定被確認(在S370的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S375。如果該確定被否定(在S370的否)，則控制器23終止該處理。
[0144]在S375，控制器23測量由積分電路26產(chǎn)生的積分信號。如果測量值未接近0，則控制器23確定磁偏出現(xiàn)?？刂破?3還根據(jù)測量值極性來檢測磁偏方向(S380)。
[0145]在S385，控制器23將反相電路25配置為并不將內(nèi)感應電壓極性反相，并隨后終止該處理。該確定方法使用對內(nèi)感應電壓求積分的結(jié)果。該確定方法可檢測在磁芯11中產(chǎn)生的磁偏，同時抑制可能由逆變器電路40產(chǎn)生并可能疊加在內(nèi)感應電壓上的噪聲的影響。
[0146]控制器23可檢測磁偏，而不使用AD轉(zhuǎn)換器。能夠節(jié)約控制器23的硬件資源。該方法可消除如用于第一確定處理的閾值并更易于檢測磁偏。即使施加到初級繞組12的AC電壓的振幅是可變的，該方法也可易于檢測磁偏。
[0147]檢測器20可在不使用反相電路25或積分電路26的情況下來執(zhí)行如下所述的第四確定處理。內(nèi)外感應電壓經(jīng)由放大器電路21a和22a被輸入到檢測器20的控制器23?？刂破?3周期性地對內(nèi)外感應電壓進行采樣?？刂破?3在極性不反相時段期間基于電壓值來計算積分值?？刂破?3在極性反相時段期間基于反相的電壓值來計算積分值?？刂破?3在這些時段期間使積分值相加。如果加法值接近0，則控制器23確定在磁芯11中沒有磁偏出現(xiàn)。否則，控制器23確定磁偏出現(xiàn)。
[0148]即使在這種情況下也可得到相同的效果。
[0149]很多磁通可從初級繞組12泄漏，而并未穿過磁芯11。如果在這樣的情況下將規(guī)定的電壓施加到初級繞組,則內(nèi)電壓和外電壓可表示在電壓施加時段的開始和結(jié)束時穿過磁芯11的整個磁通量φ的不同時間導數(shù)dq)/dt。
[0150]為了限制不正確的確定，感應電壓可通過使內(nèi)感應電壓或外感應電壓除以參考電壓來獲得，并可代替內(nèi)感應電壓或外感應電壓。
[0151]因為施加到初級繞組的電壓不被假定為恒定的，因此內(nèi)感應電壓或外感應電壓可在電壓施加時段期間失去對稱性。為了解決這個問題，感應電壓可類似地由使用如上所述的參考感應電壓或使用施加到初級繞組的電壓所歸一化的感應電壓來代替。
[0152]〈第五確定處理〉
[0153]以類似于第四確定處理的方式，第五確定處理基于對內(nèi)感應電壓或外感應電壓求積分的結(jié)果，來檢測磁芯11中的磁偏。
[0154]如上所述，內(nèi)外感應電壓Vin和Vout表示在正常狀態(tài)下在電壓施加時段期間的對稱波形。然而，如果磁偏出現(xiàn)在磁芯11中，則失去對稱性。
[0155]假設逆變器電路40給初級繞組12提供保持正負電壓施加時段以及正負振幅為恒定的AC電壓，且正振幅近似地(或完全)等于負振幅。在這樣的情況下，如果從積分波形中消除直流分量，則最大值Vmax和最小值Vmin由內(nèi)感應電壓Vin和外感應電壓Vout的積分值產(chǎn)生。Vmax的絕對值在正常狀態(tài)下等于Vmin的絕對值。然而，如果磁偏出現(xiàn)(參見圖
18)，則絕對值彼此不同。使用該特性，第五確定處理檢測磁芯11中的磁偏。
[0156]為了這個目的，用以執(zhí)行第五確定處理的檢測器20還包括積分電路26，該積分電路26遵循來自控制器23的指令以對由內(nèi)感應電壓或外感應電壓產(chǎn)生的信號求積分(見圖
19)?？刂破?3針對內(nèi)感應電壓或外感應電壓來測量由積分電路26產(chǎn)生的積分信號。控制器23指定最大測量值和最小測量值?？刂破?3比較這些值以檢測在磁芯11中產(chǎn)生的磁偏。積分電路26具有用于消除來自積分波形的直流分量的功能以及用于對信號求積分的功能。
[0157]將參照圖20中的流程圖來描述第五確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第五確定處理。在S400,控制器23測量由積分電路26產(chǎn)生的內(nèi)感應電壓或外感應電壓的積分信號。在S405，控制器23保存測量值。
[0158]在S410，控制器23將當前積分信號的測量值與前一積分信號的測量值相比較，并確定積分信號極性是否改變。如果該確定被確認(在S410的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S415。如果該確定被否定(在S410的否)，則控制器23終止該處理。
[0159]在以下描述中，極性保持時段表示積分信號保持相同的極性的時段。在S415，控制器23在積分信號極性被反相之前的極性保持時段期間從積分信號的測量值中選擇具有最大絕對值的最大測量值。該處理隨后進行到S420。
[0160]在S420，控制器23將對應于最后反相的極性的最大測量值的絕對值與最近規(guī)定的最大測量值的絕對值相比較。如果絕對值不完全或不近似相等，則控制器23確定磁偏的出現(xiàn)(S425)。該處理隨后終止?？刂破?3可基于絕對值之間的大小關系來確定磁偏方向。
[0161]該確定方法使用對內(nèi)感應電壓求積分的結(jié)果。該確定方法可檢測在磁芯11中產(chǎn)生的磁偏，同時抑制可能由逆變器電路40產(chǎn)生并可能疊加在內(nèi)感應電壓上的噪聲的影響。
[0162]該方法可消除如用于第一確定處理的閾值，并更易于檢測磁偏。即使施加到初級繞組12的電壓的值由于某種原因而改變而在電壓施加時段期間電壓值保持不變，該方法也可易于檢測磁偏。
[0163]檢測器20可在不使用積分電路26的情況下執(zhí)行如下所述的第五確定處理。檢測器20配置成使得控制器23經(jīng)由放大器電路21a和22a被提供有內(nèi)外感應電壓?？刂破?3周期性地對內(nèi)外感應電壓進行采樣，計算積分值，并從作為積分結(jié)果的波形去除直流分量。因此，控制器23獲取積分信號的測量值?？刂破?3使用所計算的積分值來代替測量值，并與第五確定處理類似地來確定磁偏的存在或不存在。
[0164]即使在這種情況下也可得到相同的效果。即使沒有磁偏出現(xiàn)，當初級繞組12與第五確定處理類似地產(chǎn)生很多泄漏磁通時，內(nèi)感應電壓或外感應電壓也可能會失去對稱性。
[0165]在這樣的情況下，歸一化的感應電壓可用于在第五確定處理中合適地限制不正確的確定。通過使內(nèi)感應電壓或外感應電壓除以參考感應電壓來獲取歸一化的感應電壓。在電壓施加時段期間，所施加的電壓不能被假設為恒定的，且因此內(nèi)感應電壓或外感應電壓變?yōu)榉菍ΨQ的。在這樣的情況下，這些感應電壓可通過由參考感應電壓或施加到初級繞組的電壓而歸一化的電壓來代替。
[0166]<第一磁飽和消除處理>
[0167]如上所述，第一到第五確定處理檢測在磁芯11中產(chǎn)生的磁偏以及磁偏方向。當磁偏出現(xiàn)時，如果電壓施加到初級繞組12而使得磁通出現(xiàn)在磁偏方向上，則易于出現(xiàn)磁飽和。磁飽和可增加損耗或使繞組弓I起過多的勵磁電流。
[0168]當?shù)谝坏降谖宕_定處理中的任一個檢測到磁偏方向時，控制器23合適地控制逆變器電路40，來為初級繞組12調(diào)節(jié)正電壓施加時段和負電壓施加時段。
[0169]控制器23可通過將負電壓施加時段調(diào)節(jié)為長于正電壓施加時段來去除正磁偏。相反，控制器23可通過將正電壓施加時段調(diào)節(jié)為長于負電壓施加時段來去除負磁偏。[0170]上述控制基于磁偏狀態(tài)的確定結(jié)果來消除磁偏。然而，本公開內(nèi)容可檢測由磁偏導致的磁飽和而不直接確定磁偏狀態(tài)，并基于確定結(jié)果來提供控制以避免磁飽和。下文詳細描述了磁飽和的檢測和用于避免磁飽和的控制。
[0171]在待描述的控制下，在電壓被施加到初級繞組12而使得磁通出現(xiàn)在磁偏方向上的情況下，當磁芯11中的磁飽和達到給定的水平時，檢測器20將停止信號傳送到逆變器電路40，以臨時停止將電壓施加到初級繞組12。
[0172]如圖21所示，曲線150示出正磁偏出現(xiàn)的磁芯11的磁通Φ的變化。當磁通Φ根據(jù)曲線150變化時，曲線151和152分別示出了內(nèi)感應電壓Vin和外感應電壓Vout。在這種情況下，由于在磁偏方向(正方向)上將電壓施加到初級繞組12以產(chǎn)生磁通，曲線151中的時段151a和曲線152中的時段152a可引起對磁芯11的過多的磁飽和。
[0173]如圖22所示，曲線160示出負磁偏出現(xiàn)的磁芯11的磁通Φ的變化。當磁通屮根據(jù)曲線160變化時，曲線161和162分別示出了內(nèi)感應電壓Vin和外感應電壓Vout。在這種情況下，由于在磁偏方向(負方向)上將電壓施加到初級繞組12以產(chǎn)生磁通，曲線161中的時段161a和曲線162中的時段162a可引起對磁芯11的過多的磁飽和。
[0174]如果檢測器20檢測到內(nèi)感應電壓Vin的絕對值逐漸降低以及絕對值小于規(guī)定的閾值，則檢測器20假設磁飽和達到給定的水平。并且，如果檢測器20檢測到外感應電壓Vout的絕對值逐漸增加以及絕對值大于給定的閾值，則檢測器20假設磁飽和達到給定的水平。隨后，檢測器20將停止信號傳送到逆變器電路40，以停止將對應于電流極性的電壓施加到初級繞組12。
[0175]當接收到停止信號時，逆變器電路40停止將電壓施加到初級繞組12，一直到將對應于電流極性的電壓施加到初級繞組12的電壓施加時段結(jié)束。初級繞組12的電位在該時段期間等于OV (參見曲線153和156)。
[0176]將參照圖23中的流程圖來描述用于消除上述磁飽和的第一磁飽和消除處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第一磁飽和消除處理。
[0177]在S450，檢測器20的控制器23測量內(nèi)感應電壓并將控制轉(zhuǎn)到S455?？刂破?3可測量外感應電壓而不是內(nèi)感應電壓。
[0178]在S455，控制器23基于測量內(nèi)感應電壓的最近結(jié)果和測量內(nèi)感應電壓的前一結(jié)果，來確定是否內(nèi)感應電壓的絕對值改變?yōu)榉橇闱译S后該絕對值在規(guī)定的時段期間逐漸降低。為了測量外感應電壓而不是內(nèi)感應電壓，控制器23基于測量外感應電壓的最近結(jié)果和測量外感應電壓的前一結(jié)果來確定是否外感應電壓的絕對值改變?yōu)榉橇闱译S后絕對值在規(guī)定的時段期間逐漸增加。
[0179]如果該確定被確認(在S455的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S460。如果該確定被否定(在S455的否)，則控制器23終止該處理。
[0180]在S460，控制器23確定最近測量的內(nèi)感應電壓的絕對值是否小于預定的閾值。為了測量外感應電壓而不是內(nèi)感應電壓，控制器23確定最近測量的外感應電壓的絕對值是否大于預定的閾值。如果該確定被確認(在S460的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S465，假設磁飽和到達規(guī)定的水平。如果該確定被否定(在S460的否)，則控制器23終止該處理。
[0181]在S465，控制器23將停止信號輸出到逆變器電路40，并終止該處理。上述配置可限制過多的磁飽和在磁芯11中產(chǎn)生，限制損耗增加或限制過多的勵磁電流在繞組中產(chǎn)生。[0182]<第一磁飽和消除處理的變形>
[0183]下文描述第一磁飽和消除處理的變形。在上述第一磁飽和消除處理中，控制器23確定內(nèi)感應電壓的絕對值是否逐漸降低或外感應電壓的絕對值是否逐漸增大?？刂破?3將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的絕對值與閾值相比較?；诒容^結(jié)果，控制器23確定是否出現(xiàn)過多的磁飽和。
[0184]然而，檢測器20的控制器23可包括上述第一到第五確定處理，并基于結(jié)果來規(guī)定磁偏方向。此外，基于內(nèi)感應電壓或外感應電壓，控制器23可確定是否在磁偏方向上將電壓施加到初級繞組以產(chǎn)生磁通。
[0185]如果該確定被確認，控制器23可確定當內(nèi)感應電壓的絕對值變得小于閾值時或當外感應電壓的絕對值變得大于閾值時磁飽和達到規(guī)定水平?？刂破?3可隨后將停止信號傳送到逆變器電路40。
[0186]同樣在這種情況中，能夠限制過多的磁飽和在磁芯11中產(chǎn)生，限制損耗增加或限制過多的勵磁電流在繞組中產(chǎn)生。用于第一磁飽和消除處理或該變形的閾值取決于施加到初級繞組12的來自逆變器電路40的AC電壓的振幅。如果振幅是固定的，則閾值可被預先確定并可存儲在控制器23的ROM中。
[0187]如果振幅是可變的，則控制器23可基于來自逆變器電路40的電壓信號來計算振幅，并在第一磁飽和消除處理的S450在測量內(nèi)感應電壓或外感應電壓時基于計算結(jié)果來設定閾值。在S460，控制器23可將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值與閾值相比較，以檢測磁飽和達到規(guī)定的水平。
[0188]在S450，控制器23可基于電壓信號來計算振幅。在S460，控制器23可使用振幅來將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值歸一化，并將歸一化的測量值與預定的閾值相比較以檢測磁飽和達到規(guī)定的水平。
[0189]磁偏可如上所述被合適地檢測。初級繞組12可能會使不穿過磁芯的很多磁通泄
漏。在這樣的情況下，穿過磁芯11的整個磁通量φ的時間導數(shù)dq)/dt并未完全反映施加到
初級繞組12的電壓。因此，即使基于施加到初級繞組12的AC電壓的振幅來計算閾值或使用振幅來將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值歸一化，過多的磁飽和仍可能未被正確地檢測出。
[0190]如果絕緣電源I設置有參考繞組50 (參見圖3)，即使初級繞組12產(chǎn)生很多泄漏磁通，來自參考繞組50的感應電壓也能反映出穿過磁芯11的整個磁通量Φ的時間導數(shù)d(p/dt?；谠谡顟B(tài)下的內(nèi)感應電壓或外感應電壓來設定上述閾值，并且上述閾值對應于由參考繞組50感應的參考感應電壓。
[0191]因此，如果振幅是可變的，則控制器23還可測量參考感應電壓，并在第一磁飽和消除處理的S450在測量內(nèi)感應電壓或外感應電壓時基于測量結(jié)果來設定閾值。在S460，控制器23可將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值與閾值相比較，以檢測磁飽和達到規(guī)定的水平。
[0192]可選地，控制器23還可在S450測量參考感應電壓。在S460，控制器23可使用參考感應電壓來將內(nèi)感應電壓或外感應電壓的測量值歸一化，并將歸一化的測量值與預定的閾值相比較，以檢測磁飽和達到規(guī)定的水平。[0193]過多的磁飽和可如上所述被合適地檢測，即使很多磁通泄漏。因為逆變器電路40不需要向檢測器20提供電壓信號，因此絕緣電源I的這個配置可被簡化。
[0194][角形狀]
[0195]下文詳細描述變壓器10的磁芯11的角11a。如上所述，在橫切磁通的截面中的磁通密度在磁芯的銳角或急劇彎曲的部分處非常不均勻地分布。在第一實施例中，設置有檢測繞組的磁芯11的角Ila以90度彎曲。因此，在角Ila處非均勻截面中的磁通密度會非常不均勻地分布。因此，在檢測繞組處的感應電壓明顯表示了磁飽和的影響，且可基于感應電壓而易于檢測到磁偏。
[0196]減小角Ila的角度增加了在角Ila處的非均勻截面中的磁通密度分布的不均勻性。這能夠使得基于感應電壓而更容易地檢測到磁偏。如在第一實施例中描述的，將角Ila設定為90度或更小而有利于靈敏地檢測磁偏。
[0197]顯然，磁芯可在彎曲角度為90度或更大的角處設置檢測繞組。在這樣的情況下，也能夠基于在檢測繞組處的感應電壓來類似地檢測在磁芯中的磁偏和磁偏方向。
[0198]內(nèi)磁通線的曲率在磁芯的角或彎曲部分處增加，該磁芯的角或彎曲部分導致增大了內(nèi)磁路與外磁路之間的長度差。因此，在磁通密度中的不均勻分布增大。然而，如果在內(nèi)表面與外表面之間存在小的距離，則假設減小了不均勻性。如果角或彎曲部分是窄的，則只增加彎曲將足以增大磁通密度分布中的不均勻性。否則，將難以基于來自設置在該位置處的檢測繞組的感應電壓來檢測磁偏。
[0199]為了解決該問題，將磁芯11的角Ila的寬度調(diào)節(jié)，以使得由使在位置處的最大曲率半徑除以在位置處的最大寬度所產(chǎn)生的值小于或等于規(guī)定值。例如，第一實施例假設規(guī)定值為2。可選地,角Ila的最大曲率半徑可由在角Ila處的平均曲率半徑來代替。角Ila的最大寬度可由在角Ila處的平均寬度來代替。
[0200]這可足以增大在角Ila處的磁通密度分布中的不均勻性?？梢子诨趤碜栽O置在位置處的檢測繞組的感應電壓來檢測磁偏。
[0201][檢測繞組]
[0202]下文詳細描述內(nèi)外檢測繞組21和22。如上所述，當整個磁芯11增大磁通時，在磁芯11的角Ila的內(nèi)部分或外部分處的磁通密度易于受磁飽和影響。
[0203]如在第一實施例中描述的，檢測繞組設置成纏繞在角Ila的內(nèi)表面或外表面周圍。這能夠明顯反映磁飽和對于來自檢測繞組的感應電壓的影響，且更易于基于感應電壓來檢測磁偏。
[0204]如圖2所示，根據(jù)第一實施例的內(nèi)外檢測繞組21和22纏繞在非均勻截面周圍。非均衡截面上的每個局部區(qū)域的面積與整個非均勻截面之比小于或等于規(guī)定值。該規(guī)定值取決于磁芯的磁導率并根據(jù)第一實施例被設定為例如1/2。
[0205]這會擴大整個非均勻截面的磁通密度和局部區(qū)域的磁通密度之間的差?？擅黠@反映出磁飽和對來自檢測繞組的感應電壓的影響，并更易于基于感應電壓來檢測磁偏。
[0206]當檢測到用于其它變壓器、回掃變壓器、電抗器和開關式磁阻電機的不同成形的磁芯的磁偏時，類似地假設局部區(qū)域的面積與整個非均勻截面之比小于或等于規(guī)定值(例如，1/2)將會是有利的。這可更易于檢測磁偏。
[0207]然而，本公開內(nèi)容不限于此。調(diào)節(jié)檢測繞組位置或孔位置以使得局部區(qū)域的面積是整個非均勻截面的面積的一半或更多將會是有利的。磁芯11可設置有內(nèi)檢測繞組21和外檢測繞組22之一。甚至在只有一個檢測繞組的情況下，第一、第二、第四和第五確定處理也可被執(zhí)行以檢測磁偏，且可執(zhí)行第一磁飽和消除處理。
[0208]根據(jù)第一實施例，非均勻截面通過連接在角Ila的內(nèi)外表面上的邊緣來形成?？蛇x地，非均勻截面可由與角Ila處的磁通相交的一個或多個非均勻截面組成。然后，孔可沿著非均勻截面穿過磁芯11而形成，且檢測繞組可設置成圍繞磁芯11的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。非均勻截面并不必需是平的。孔并不必需是直的。
[0209]如圖24所示，孔lie可被形成，以便從角Ila的上表面或下表面穿透磁芯11到外偵U。并且，檢測繞組27可被設置成穿過孔lie并圍繞角Ila的外側(cè)。
[0210]當整個磁芯11增加磁通時，在除了角Ila的內(nèi)或外附近區(qū)域以外的位置處的磁通密度被認為易于受磁飽和影響?？紤]到此，兩個孔Ilf和Ilg可如圖25所示大約形成在角Ila的中心處，以便從上表面穿透角Ila到下表面。檢測繞組27可設置成穿過孔Ilf和llg，并圍繞非均勻截面的局部區(qū)域而不接觸角Ila的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
[0211]甚至在這種情況下也可得到相同的效果。在角Ila處的非均勻截面的中心可包含磁通密度等于整個非均勻截面的磁通密度的區(qū)域。提供圍繞這樣的區(qū)域的檢測繞組相當于提供圍繞整個磁芯11的檢測繞組。基于來自檢測繞組的感應電壓來檢測磁偏被認為是不可行的。
[0212]因此，局部區(qū)域的磁通密度需要不同于整個非均勻截面的磁通密度。因此，當提供圍繞非均勻截面的局部區(qū)域的檢測繞組27而不與角Ila的側(cè)面相接觸時，需要調(diào)節(jié)孔Ilf和Ilg的位置或形狀。
[0213]此外，可存在例如由將平行于角Ila的上表面或下表面的非均勻截面與非均勻截面的周邊分隔的線所圍繞的局部區(qū)域(例如，對應于非均勻截面的上半部分或下半部分的局部區(qū)域)。這樣的局部區(qū)域的磁通密度可等于整個非均勻截面的磁頭密度。為了解決這個問題，孔位置需要被調(diào)節(jié)，使得檢測繞組不纏繞在該局部區(qū)域周圍。
[0214]根據(jù)磁芯形狀，可能會難以提供穿透角的孔或?qū)z測繞組定位在角處。在這樣的情況下，檢測繞組可如下被提供。
[0215]如圖26所示，平面變壓器60的磁芯61包括被形成為主表面的上部分61a。凹口61c形成在相鄰于中空61b的上部分61a中。孔61d相鄰于凹口 61c而形成，以便在磁芯61的厚度方向上穿透上部分61a。檢測繞組27設置成穿透孔61d并纏繞在凹口 61c的附近周圍。
[0216]將電壓施加到初級繞組62產(chǎn)生磁通。磁通線在磁芯61中的凹口 61c附近增大曲率。因為凹口 61c形成在平的上部分61a上，因此在穿過由凹口 61c彎曲的前側(cè)磁路的磁通線與穿過后側(cè)的磁通線之間的長度差增大。因此，磁通密度在凹口 61c附近明顯不均勻地分布。當整個磁芯61增加磁通時，在凹口 61c周圍的磁通密度易受磁飽和的影響。
[0217]為此，檢測繞組設置在凹口 61c的附近周圍。這能夠明顯反映出磁飽和對感應電壓的影響，并容易基于感應電壓來檢測磁偏。
[0218]例如，投影部分可形成在磁芯61的外表面上?？卓稍O置成在投影部分附近穿透?？商峁Ь€穿過孔并纏繞在投影部分附近周圍的檢測繞組。其它變壓器以及平面變壓器60的磁芯也可設置有凹口和投影部分、穿透磁芯的相鄰孔、以及如上所述的檢測繞組。在這種情況下，也可容易地基于來自所設置的檢測繞組的感應電壓來檢測磁偏。
[0219](第二實施例)
[0220][配置]
[0221]將描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實施例的絕緣電源I的配置。根據(jù)第二實施例的絕緣電源I與第一實施例的不同之處在于檢測繞組的配置。
[0222]如圖27所示，第二實施例形成在變壓器10的磁芯11的角Ila處的一個孔llh?？譏lh從上表面穿透角Ila到下表面。導線插入孔Ilh中并以8的形狀纏繞在角Ila周圍以配置雙檢測繞組28。
[0223]具體地，如圖28所示，非均勻截面Ili (沿著圖27中的線XXVII1-XXVIII截取的截面)沿著角Ila中的孔Ilh而形成?？譏lh將非均勻截面Ili分成兩個區(qū)域，即，朝著內(nèi)部定位的第一區(qū)域Ilix和朝著外部定位的第二區(qū)域lliy。
[0224]為了配置雙檢測繞組28，導線插入孔Ilh中并順時針纏繞在第一區(qū)域Ilix的周邊周圍。該導線再次插入孔Ilh中并逆時針纏繞在第二區(qū)域Iliy的周邊周圍。用于雙檢測繞組28的導線分別纏繞在每個區(qū)域周圍規(guī)定的匝數(shù)。
[0225][磁偏檢測方法]
[0226]根據(jù)第二實施例，雙檢測繞組28纏繞在第一區(qū)域Ilix的周邊(第一部分)和第二區(qū)域Iliy的周邊(第二部分)周圍。當磁芯11的磁通改變時，不同極性的電壓被感應到第一和第二部分。在這些部分產(chǎn)生的感應電壓的總和等于整個雙檢測繞組28的感應電壓(也被稱為總感應電壓)。
[0227]第一部分以與關于在根據(jù)第一實施例的內(nèi)檢測繞組21處產(chǎn)生的內(nèi)感應電壓Vin相同的模式來引起感應電壓(參見圖6中的曲線124、圖7中的曲線131和圖8中的曲線
141)。
[0228]第二部分以與關于在根據(jù)第一實施例的外檢測繞組22處產(chǎn)生的外感應電壓Vout相同的模式來引起感應電壓(參見圖6中的曲線125、圖7中的曲線132和圖8中的曲線
142)。
[0229]在第一部分的感應電壓對應于在內(nèi)檢測繞組21的感應電壓。在第二部分的感應電壓對應于在外檢測繞組22的感應電壓。導線以相反的方向纏繞在相應區(qū)域的周圍。因此,對應于這些區(qū)域的感應電壓表示不同的極性?？偢袘妷旱扔趦?nèi)感應電壓與外感應電壓之間的差。
[0230]下文描述了基于總感應電壓的變化模式來檢測磁偏的方法。
[0231]〈第一、第二、第四和第五確定處理〉
[0232]總感應電壓等于內(nèi)外感應電壓之間的差。因此，可通過利用總感應電壓代替內(nèi)外感應電壓來執(zhí)行根據(jù)第一實施例的第一、第二、第四或第五確定處理，以檢測磁偏或磁偏方向。
[0233]可通過調(diào)節(jié)纏繞在雙檢測繞組28中的第一部分的第一區(qū)域Ilix周圍的導線的匝數(shù)和纏繞在雙檢測繞組28中的第二部分的第二區(qū)域Iliy周圍的導線的匝數(shù)來調(diào)節(jié)對應于第一和第二部分的感應電壓的大小。
[0234]因此，這能夠使得總感應電壓的時間導數(shù)較大。與基于內(nèi)外感應電壓檢測磁芯11中的磁偏比較，能夠提高磁偏檢測靈敏度并容易和可靠地檢測磁偏。[0235]根據(jù)第二實施例的檢測器20可執(zhí)行第一確定處理以檢測磁偏。在這種情況下，可通過根據(jù)從磁芯11產(chǎn)生的磁通的大小或第一和第二區(qū)域Ilix和Iliy的面積來調(diào)節(jié)對應于第一和第二部分的導線的相應的匝數(shù)，從而將閾值設定為OV (參考電壓)。
[0236]如果第一部分在面積上等于第二部分，則第一部分的感應電壓高于第二部分的感應電壓。因此，這通常需要與第二部分對應的匝數(shù)大于與第一部分對應的匝數(shù)。
[0237]因此，即使施加到初級繞組的電壓改變，也可在不改變閾值或不歸一化雙檢測繞組28處的感應電壓的情況下，檢測到磁偏或磁偏方向。由于此，處理可被簡化。可選地，閾值可通過調(diào)節(jié)孔Ilh的位置而被設定為0V。
[0238]<第三確定處理>
[0239]根據(jù)第一實施例的第三確定處理基于內(nèi)感應電壓與外感應電壓之間比較的結(jié)果中的時間差，來檢測磁芯11中的磁偏。另一方面,總感應電壓對應于內(nèi)感應電壓與外感應電壓之間的差，并表示內(nèi)感應電壓與外感應電壓之間比較的結(jié)果。根據(jù)與第三確定處理相同的概念，總感應電壓可用于檢測磁偏或磁偏方向。
[0240]例如，在電壓施加時段開始之后直到總感應電壓超過規(guī)定的閾值為止，可假設確定時段Thl。在總感應電壓變得小于閾值之后直到電壓施加時段結(jié)束為止，可假設確定時段Th2。
[0241]檢測器20的控制器23在電壓施加時段期間基于總感應電壓來測量確定時段?？刂破?3比較確定時段。如果在這些時段之間的差大于或等于規(guī)定值，則控制器23可確定磁偏出現(xiàn)在磁芯11中?？刂破?3可基于哪個確定時段較長來確定磁偏方向。
[0242]可通過根據(jù)由磁芯11產(chǎn)生的磁通的大小或第一和第二區(qū)域Ilix和Iliy的面積來調(diào)節(jié)對應于第一和第二部分的導線的匝數(shù)，從而將閾值設定為OV (參考電壓)。
[0243]因此，即使施加到初級繞組12的電壓可改變，也可在不改變閾值或不歸一化雙檢測繞組28處的感應電壓的情況下，檢測到磁偏或磁偏方向，且處理可被簡化。
[0244]〈磁飽和消除處理〉
[0245]接著，將描述根據(jù)第二實施例的磁飽和消除處理?？偢袘妷旱扔趦?nèi)感應電壓與外感應電壓之間的差。因此，類似于第一實施例，能夠基于總感應電壓中的變化來檢測過量的磁飽和，并停止將電壓施加到初級繞組12。
[0246]類似于內(nèi)感應電壓，總感應電壓隨著穿過磁芯11的磁通Φ而變化。當磁通φ小時，感應出大的總感應電壓。當磁通φ大時，感應出小的總感應電壓。因此，第一磁飽和消除處理可與第一實施例類似地執(zhí)行。
[0247]然而，如果磁通Φ足夠大，總感應電壓可變成負的。在這種情況下,在圖23中的S450，測量結(jié)果根據(jù)需要乘以I或-1，使得當磁通Φ小時感應電壓極性變成正的。隨后，S455和S460使用S450的結(jié)果而不是絕對值。在S460的規(guī)定值可以是負的。
[0248]可通過調(diào)節(jié)對應于第一和第二部分的導線的匝數(shù)將閾值設定為OV(參考電壓)。在這種情況下，例如檢測器20的控制器23可假設在每個電壓施加時段期間當總感應電壓逐漸降低到OV以下或逐漸增加到OV以上時的時間點磁飽和達到規(guī)定的水平。控制器23可隨后將停止信號傳送到逆變器電路40。
[0249]即使施加到初級繞組12的電壓改變，也能夠在不改變閾值或不歸一化在雙檢測繞組28處的感應電壓的情況下，限制過多的磁飽和在磁芯11中產(chǎn)生，限制損耗增加，或限制過量的勵磁電流在繞組中產(chǎn)生。
[0250][變形]
[0251]上述雙檢測繞組28通過將導線插入一個孔Ilh中幾次來形成，并以8的形狀纏繞在磁芯11的角Ila的周圍。然而，本公開內(nèi)容不限于此。例如，兩個孔可朝著角Ila的內(nèi)部和外部來形成。第一區(qū)域可定位在內(nèi)孔和角Ila的內(nèi)表面之間。第二區(qū)域可定位在外孔和角Ila的外表面之間?？稍谠摋l件下配置雙檢測繞組。
[0252]可選地，第一區(qū)域可位于外孔和角Ila的內(nèi)表面之間。第二區(qū)域可位于內(nèi)孔和角Ila的外表面之間。也就是說，第一區(qū)域和第二區(qū)域可彼此局部重疊。導線可順時針纏繞在第一區(qū)域周邊周圍并隨后逆時針纏繞在第二區(qū)域周邊周圍，以配置雙檢測繞組。
[0253]角Ila的孔Ilg的位置可被調(diào)節(jié)，以使得第一和第二區(qū)域的每個面積與包括這些區(qū)域的整個非均勻截面之比小于或等于規(guī)定值(例如，1/2)。這能夠使得明顯反映出磁飽和對于與每個區(qū)域相對應的感應電壓的影響，并容易基于總感應電壓來檢測磁偏。
[0254]圖29示出在平面變壓器60的磁芯61中的磁偏的檢測。在這種情況下，凹口 61c可形成在相鄰于中空61b的上部分61a中。上部分61a被形成為磁芯61的主表面。兩個孔61d和61e可沿著中空61b形成，以在磁芯61的厚度方向上穿透上部分61a。
[0255]第一區(qū)域可定位在凹口 61c與相鄰于凹口 61c的孔61d之間。第二區(qū)域可位于兩個孔61d和61e之間。導線可順時針纏繞在第一區(qū)域周邊周圍并隨后逆時針纏繞在第二區(qū)域周邊周圍，以配置雙檢測繞組28。
[0256]通過將導線纏繞在兩個不同區(qū)域的周邊周圍來配置雙檢測繞組，這兩個區(qū)域可在相反的方向上分離開或彼此局部重疊在可以是平的或彎曲的非均勻截面上。因此，可得到相同的效果。
[0257](第三實施例)
[0258]在本公開內(nèi)容的第三實施例中，上述檢測器20檢測直流磁通量?；谥绷鞔磐浚瑱z測器20檢測在為升壓斬波器電路75 (參見圖30)提供的電抗器70中的磁芯71的磁飽和狀態(tài)。升壓斬波器電路75包括DC電源75c、第一和第二切換元件75a和75b、以及電抗器70。
[0259]類似于第一實施例，例如電抗器70在矩形環(huán)狀磁芯71的角71a的外部分中具有孔71b。電抗器70設置有通過將導線插入孔71b中并將導線纏繞在角71a的外表面周圍而形成的檢測繞組27。給檢測器20的控制器23提供由放大器電路27a放大的感應電壓。
[0260]升壓斬波器電路75使兩個狀態(tài)交替。一個狀態(tài)接通第一切換元件75a并斷開第二切換元件75b。另一狀態(tài)斷開第一切換元件75a并接通第二切換元件75b。因此，施加到線圈75d的電壓隨著第一和第二切換元件75a和75b的狀態(tài)而改變。電抗器70的磁芯71相應地改變磁通。
[0261]檢測器20的控制器23基于由電抗器70的磁芯71產(chǎn)生的DC磁通的大小,來檢測磁芯71的磁飽和狀態(tài)。將參照圖31中的流程圖來描述用于檢測磁芯71的磁飽和狀態(tài)的第六確定處理。檢測器20的控制器23周期性地執(zhí)行第六確定處理。
[0262]在S500，檢測器20的控制器23測量在檢測繞組27處的感應電壓并將控制轉(zhuǎn)到S505。在S505，控制器23基于感應電壓中的變化來確定第一切換元件75a是否接通和第二切換元件75b是否斷開。根據(jù)在規(guī)定次數(shù)內(nèi)測量感應電壓的結(jié)果來規(guī)定感應電壓變化。如果該確定被確認(在S505的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S510。如果該確定被否定(在S505的否)，則控制器23終止該處理。
[0263]在S510，基于感應電壓的測量值，控制器23檢測在磁芯71中形成的DC磁通量。控制器23確定DC磁通量是否達到規(guī)定的水平。如果該確定被確認，控制器23則終止該處理，假設磁芯71被磁性飽和。
[0264]具體地，控制器23如下確定DC磁通量?？刂破?3使用升壓斬波器電路75的DC電源75c的電壓值來歸一化感應電壓的測量值?？刂破?3隨后確定歸一化的測量值是否超過規(guī)定的閾值。顯然，確定方法或閾值取決于檢測繞組27的布置位置。
[0265]孔71b的位置和檢測繞組27的布置方法不限于此。檢測繞組27可放置成圍繞角71a的內(nèi)表面。檢測繞組27可被配置為根據(jù)第二實施例的雙檢測繞組。
[0266]這能夠使得檢測在電抗器70的磁芯71上的磁飽和的出現(xiàn)，同時限制成本的增加和磁芯強度的降低。所檢測的DC磁通量可反映出對于涉及升壓斬波器電路75的各種控制。
[0267](第四實施例)
[0268]在本公開內(nèi)容的第四實施例中，檢測器20檢測DC磁通量?；诖磐?，檢測器檢測在回掃變壓器80的磁芯81上的磁飽和的出現(xiàn)。圖32示出初級電路85和整流器電路86。初級電路85包括切換元件85a。初級電路85給回掃變壓器80的初級繞組82提供由DC電源85b產(chǎn)生的DC電壓。整流器電路86將從回掃變壓器80的次級繞組83輸出的電壓整流。
[0269]類似于第一實施例，例如回掃變壓器80在矩形環(huán)狀磁芯81的角81a的內(nèi)部分中具有孔81b?；貟咦儔浩?0設置有通過將導線插入孔81b中并將導線纏繞在角81a的內(nèi)表面周圍而形成的檢測繞組27。給檢測器20的控制器23提供由放大器電路27a放大的來自檢測繞組27的感應電壓。
[0270]接通初級電路85的切換元件85a將電壓施加到初級繞組82以存儲功率。斷開切換元件85a從次級繞組83釋放所存儲的功率并允許整流器電路86輸出DC電壓。接通或斷開切換元件85a來改變回掃變壓器80的磁芯81中的磁通。
[0271]檢測器20的控制器23基于由磁芯81產(chǎn)生的DC磁通量，來檢測磁芯81的磁飽和狀態(tài)。將參照圖33中的流程圖來描述檢測磁芯81的磁飽和狀態(tài)的第七確定處理?？刂破?3周期性地執(zhí)行第七確定處理。
[0272]在S550，檢測器20的控制器23測量在檢測繞組27處的感應電壓并將控制轉(zhuǎn)到S555。在S555，控制器23基于感應電壓變化，來確定切換元件85a是否接通。根據(jù)在規(guī)定次數(shù)內(nèi)測量感應電壓的結(jié)果來規(guī)定感應電壓變化。如果該確定被確認(在S555的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S560。如果該確定被否定(在S555的否)，則控制器23終止該處理。
[0273]在S560，基于感應電壓的測量值，控制器23檢測在磁芯81中形成的DC磁通量?？刂破?3確定DC磁通量是否達到規(guī)定的水平。如果該確定被確認，控制器23確定磁芯81被磁性飽和并終止該處理。
[0274]具體地，控制器23如下確定DC磁通量?？刂破?3使用初級電路85的DC電源85c的電壓值來將感應電壓的測量值歸一化?？刂破?3隨后確定歸一化的測量值是否超過規(guī)定的閾值。顯然，確定方法或閾值取決于檢測繞組27的布置位置。[0275]孔81b的位置和檢測繞組27的布置方法不限于此。檢測繞組27可放置成圍繞角81a的內(nèi)表面。檢測繞組27可被配置為根據(jù)第二實施例的雙檢測繞組。
[0276]這能夠使得檢測在回掃變壓器80的磁芯81上的磁飽和的出現(xiàn)，同時限制成本的增加和磁芯強度的降低。所檢測的DC磁通量可反映在涉及回掃變壓器80的各種控制上。
[0277](第五實施例)
[0278]根據(jù)第五實施例，檢測器20估計在開關式磁阻電機90 (參見圖34)的定子92的定子磁極92a處的DC磁通量。
[0279]開關式磁阻電機90的定子92設置有三相定子磁極?？刂齐娐吩O置成將電壓施加到為定子磁極提供的定子繞組，該定子磁極對應于每個相，并且該控制電路控制轉(zhuǎn)子91的旋轉(zhuǎn)。圖34只示出對應于三相定子磁極的一相的控制電路95，并省略了對應于其它相的控制電路。
[0280]控制電路95設置有第一和第二切換元件95a和95b以及DC電源95c。DC電源95c將DC電壓提供到為兩個定子磁極提供的定子繞組92c和92d，該兩個定子磁極的相彼此相反。當?shù)谝缓偷诙袚Q元件95a和95b接通時，DC電源95c將DC電壓提供到兩個定子繞組92c和92d以改變在定子92處的磁通。
[0281]孔92b形成為穿透與圖34中的控制電路95相對應的定子磁極92a的根部。導線插入孔92b中，以為定子磁極92a提供檢測繞組27。給檢測器20的控制器23提供由放大器電路27放大的來自檢測繞組27的感應電壓。
[0282]基于來自檢測繞組27的感應電壓，檢測器20的控制器23檢測在定子磁極92a處產(chǎn)生的DC磁通量。將參照圖35中的流程圖來描述用于檢測在定子磁極92a處產(chǎn)生的DC磁通量的第八確定處理?？刂破?3周期性地執(zhí)行第八確定處理。
[0283]在S600，檢測器20的控制器23測量在檢測繞組27處的感應電壓并將控制轉(zhuǎn)到S605。在S605，控制器23基于感應電壓變化來確定第一切換元件95a是否接通。根據(jù)在規(guī)定次數(shù)內(nèi)測量感應電壓的結(jié)果來規(guī)定感應電壓變化。如果該確定被確認(在S605的是)，則控制器23將控制轉(zhuǎn)到S610。如果該確定被否定(在S605的否)，則控制器23終止該處理。
[0284]在S610，基于感應電壓的測量值，控制器23估計在定子磁極92a處產(chǎn)生的DC磁通量并終止該處理。具體地，控制器23使用控制電路95的DC電源95c的電壓值來將感應電壓的測量值歸一化?？刂破?3參考在規(guī)定表中的歸一化值，以估計DC磁通量。顯然，該表隨著檢測繞組27的布置位置而變化。
[0285]孔92b的位置和檢測繞組27的布置方法不限于此。檢測繞組27可被配置為例如根據(jù)第二實施例的雙檢測繞組。這能夠使得估計在開關式磁阻電機90的定子磁極92a處產(chǎn)生的DC磁通量，同時限制成本的增加和磁芯強度的降低。能夠基于估計的DC磁通量來檢測磁飽和的出現(xiàn)，并將DC磁通量反映在涉及開關式磁阻電機90的各種控制上。
[0286]相同的方法可估計除了開關式磁阻電機90以外的其它類型的電機在定子磁極處產(chǎn)生的DC磁通量?？梢曰谒烙婦C磁通量來檢測磁飽和的出現(xiàn)，并將DC磁通量反映在涉及電機90的各種控制上。
[0287](其它實施例)
[0288]在根據(jù)第一和第二實施例的絕緣電源I中的變壓器10使用矩形環(huán)狀磁芯11。為每個以90度彎曲的四個角之一提供檢測繞組。[0289]然而，變壓器10可由包括具有四個彎曲部分的近似矩形環(huán)狀磁芯的變壓器來代替。在這樣的情況下，類似于第一和第二實施例，可為磁芯的彎曲部分提供檢測繞組?？苫趤碜詸z測繞組的感應電壓來檢測在磁芯中的磁偏。
[0290]如果彎曲部分窄，則只增加彎曲的程度可如上所述足以增加磁通密度分布的不均勻性。否則，難以基于在位置處提供的檢測繞組中的感應電壓來檢測磁偏。
[0291]為了解決該問題，磁芯的彎曲部分被調(diào)節(jié)，以使得由使在彎曲部分處的最大曲率半徑除以在該彎曲部分處的最大寬度所產(chǎn)生的值小于或等于規(guī)定值?？苫诶绱判镜拇艑蕘碓O定規(guī)定值。該規(guī)定值可例如被設定為2。
[0292]彎曲部分的最大曲率半徑可由彎曲部分的平均曲率半徑或?qū)诖┻^彎曲部分的中心的磁通的曲率半徑來代替。彎曲部分的最大寬度可由平均寬度來代替。這可足以增加磁通密度在彎曲部分的分布的不均勻性。可容易基于來自在彎曲部分提供的檢測繞組的感應電壓來檢測磁偏。
[0293]類似于第一和第二實施例，可為環(huán)形變壓器中的圓形磁芯的任何部分提供檢測繞組?？苫趤碜詸z測繞組的感應電壓來檢測磁芯中的磁偏。
[0294]環(huán)形變壓器中的磁芯具有恒定的曲率半徑和恒定的長度。也可調(diào)節(jié)磁芯，以使得由使曲率半徑除以寬度所得到的值小于或等于規(guī)定值?？扇菀谆趤碜詸z測繞組的感應電壓來檢測磁偏。
[0295]第一到第五實施例形成在變壓器的磁芯的角或凹口附近或在開關式磁阻電機的定子的投影部分附近(即，在磁通密度由于介質(zhì)形狀而不均勻分布的位置處)的非均勻截面。檢測繞組設置成圍繞非均勻截面的部分。然而，具有不同的磁導率的介質(zhì)可用于磁芯或定子的部分。在這樣的情況下，非均勻截面可在介質(zhì)之間的邊界附近形成。
[0296]孔可形成在該位置。此外，檢測繞組可插入孔中，以圍繞在該位置形成的非均勻截面的局部區(qū)域。在這樣的情況下，檢測器20可基于來自檢測繞組的感應電壓來執(zhí)行上述確定處理中的任一個，以檢測磁偏和磁偏方向。檢測器20也可執(zhí)行磁飽和消除處理，檢測磁飽和，并估計DC磁通量。
[0297]根據(jù)第一實施例的絕緣電源I設置有朝著變壓器10的磁芯11的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的內(nèi)檢測繞組21和外檢測繞組22。檢測器20可基于來自檢測繞組的感應電壓之間的差，來檢測磁芯11中的磁偏。
[0298]如上所述，來自檢測繞組的感應電壓之間的差等于來自根據(jù)第二實施例的整個雙檢測繞組28的電壓。類似于第二實施例的方法可檢測磁偏和磁偏方向，并執(zhí)行磁飽和消除處理。
[0299]類似于第二實施例，能夠提高磁偏檢測靈敏度并容易和可靠地檢測磁偏。第三和第四實施例提供了檢測在電抗器70和回掃變壓器80的磁芯處產(chǎn)生的DC磁通并基于DC磁通來檢測磁飽和的示例。第五實施例提供估計在開關式磁阻電機90的定子磁極處產(chǎn)生的DC磁通并基于DC磁通來執(zhí)行各種處理的示例。本公開內(nèi)容不限于此。類似于根據(jù)實施例的檢測器20的配置可檢測在例如變壓器的磁芯中產(chǎn)生的交流磁通的大小。
[0300]第一、第二和第四實施例已描述了可基于施加到初級繞組12的AC電壓的振幅來計算閾值且該振幅可用于將檢測繞組的感應電壓的測量結(jié)果歸一化。如果磁芯設置有其它繞組(例如次級繞組)，則施加到初級繞組12的電壓可由施加到其它繞組的電壓或來自其它繞組的感應電壓來代替。
[0301][與權(quán)利要求的對應性]
[0302]下文描述了在用于上述實施例的描述的技術(shù)術(shù)語與用于所附權(quán)利要求的技術(shù)術(shù)語之間的對應性。
[0303]根據(jù)第一實施例的初級繞組12或62是線圈的示例。局部區(qū)域Ildx或Ildy是檢測區(qū)域的示例。角Ila是彎曲部分的示例。放大器電路21a和22a是轉(zhuǎn)換部分的示例。比較電路24是檢測繞組測量部的示例。反相電路25是極性反相部的示例。積分電路26是產(chǎn)生部的示例。
[0304]控制器23可包括檢測繞組測量部、參考繞組測量部、檢測部、極性反相部和停止部。在第一確定處理中在S205的處理可由檢測繞組測量部或參考繞組測量部來執(zhí)行。在S210的處理可由檢測部來執(zhí)行。在第二確定處理中在S255的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S265和S270的處理可由檢測部來執(zhí)行。在第三確定處理中在S300到S315的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S325和S330的處理可由檢測部來執(zhí)行。
[0305]在第四確定處理中在S375的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S380的處理可由檢測部來執(zhí)行。在S365和S385的處理可由極性反相部來執(zhí)行。在第五確定處理中在S400的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S415到S425的處理可由檢測部來執(zhí)行。在第一磁飽和消除處理中在S450的處理可由檢測繞組測量部或參考繞組測量部來執(zhí)行。在S455和S460的處理可由檢測部來執(zhí)行。在S465的處理可由停止部來執(zhí)行。
[0306]在第三實施例中的角71a是彎曲部分的示例。在第六確定處理中在S500的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S510的處理可由檢測部來執(zhí)行。在第四實施例中的初級繞組82是線圈的示例。角81a是彎曲部分的示例。在第七確定處理中在S550的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S560的處理可由檢測部來執(zhí)行。
[0307]在第五實施例中的定子繞組92c是線圈的示例。定子92是磁芯的示例。在第八確定處理中在S600的處理可由檢測繞組測量部來執(zhí)行。在S610的處理可由檢測部來執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測器，所述檢測器檢測磁芯(11，61，71，81，92)中的磁偏、磁飽和、或磁通量，線圈(12，62，75d, 82，92c)被纏繞在所述磁芯的周圍，其中當所述線圈被施加有電壓以形成磁通時，磁通密度的分布的不均勻性出現(xiàn)在所述磁芯的非均勻截面中，且所述磁芯具有沿著所述非均勻截面穿透所述磁芯的孔(11b，11c, l1e, llf, llg, llh, 61d, 61e, 71b, 81b, 92b)，所述檢測器包括: 檢測繞組(21，22，27，28)，其包括導線，所述導線插入所述磁芯的所述孔中并圍繞檢測區(qū)域(lldx，1ldy, llix, lliy)的周邊，所述檢測區(qū)域是所述非均勻截面的一部分并具有與所述非均勻截面的平均磁通密度不同的磁通密度； 檢測繞組測量部(24)，其執(zhí)行與由所述檢測繞組感應的電動勢相關的測量；以及檢測部(23)，其基于所述檢測繞組測量部的測量結(jié)果來檢測所述磁芯中的磁偏、磁飽和、或磁通量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器， 其中所述磁芯具有沿著所述非均勻截面的一個或多個所述孔(llh)， 其中所述檢測區(qū)域包括在同一非均勻截面中形成的第一區(qū)域(1lix)和第二區(qū)域(lliy), 其中包括在所述檢測繞組中的導線纏繞在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的周邊周圍，并且 其中所述導線在預定方向上沿著所述第一區(qū)域的周邊纏繞，并在與所述預定方向相反的方向上沿著所述第二區(qū)域的周邊纏繞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器， 其中所述磁芯具有環(huán)形形狀并包括彎曲部分(11a，71a，81a)，并且 其中所述非均勻截面是在所述彎曲部分中的截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測器， 其中所述彎曲部分以90度或更小的角度彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測器， 其中所述檢測區(qū)域的周邊與所述彎曲部分的內(nèi)部外表面或外部外表面部分接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器， 其中所述檢測繞組測量部在電壓施加到所述線圈時執(zhí)行與所述電動勢相關的測量，并且 其中所述檢測部基于閾值和由所述檢測繞組測量部測量的所述電動勢，來檢測在所述磁芯中的磁偏或磁飽和的出現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測器，還包括停止部， 其中當電壓施加到所述線圈時，所述檢測部確定所述檢測區(qū)域中的磁飽和的程度是否達到預定水平，且所述檢測部在所述磁飽和的程度達到所述預定水平時檢測到所述磁芯中的所述磁飽和的出現(xiàn)，并且 其中當所述檢測部檢測到所述磁飽和的出現(xiàn)時，所述停止部停止將所述電壓施加到所述線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的檢測器，還包括: 參考繞組(50)，其包括纏繞在所述磁芯的外表面周圍的導線；以及參考繞組測量部，其測量由所述參考繞組感應的參考電動勢， 其中所述檢測部還基于由所述參考繞組測量部測量的所述參考電動勢來檢測在所述磁芯中的磁偏或磁飽和的出現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測器， 其中當電壓被施加到所述線圈時，所述檢測繞組測量部執(zhí)行與所述電動勢相關的測量，并且 其中所述檢測部基于閾值和由所述檢測繞組測量部測量的所述電動勢，來檢測在所述磁芯中的磁偏或磁飽和的出現(xiàn) 。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測器， 其中包括在所述檢測繞組中的所述導線沿著所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的周邊纏繞在所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的周圍一匝或多匝，并且 其中對所述導線纏繞在所述第一區(qū)域周圍的匝數(shù)和所述導線纏繞在所述第二區(qū)域周圍的匝數(shù)進行調(diào)節(jié)，以使得由所述檢測部使用的所述閾值等于零電位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的檢測器， 其中所述檢測繞組測量部在將電壓施加到所述線圈的施加時段開始之后即刻執(zhí)行與所述電動勢相關的測量并在所述施加時段結(jié)束之前即刻執(zhí)行與所述電動勢相關的測量，并且 其中所述檢測部通過將反映在所述施加時段開始之后即刻測量的所述電動勢的值與反映在所述施加時段結(jié)束之前即刻測量的所述電動勢的值相比較，來檢測所述磁芯中磁偏的出現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測器， 其中所述檢測繞組包括內(nèi)檢測繞組(21)和外檢測繞組(22)， 其中所述檢測區(qū)域包括內(nèi)檢測區(qū)域和外檢測區(qū)域，所述內(nèi)檢測區(qū)域的周邊與所述彎曲部分的所述內(nèi)部外表面部分地接觸，而所述外檢測區(qū)域的周邊與所述彎曲部分的所述外部外表面部分地接觸， 其中所述內(nèi)檢測繞組包括纏繞在所述內(nèi)檢測區(qū)域周圍的導線， 其中所述外檢測繞組包括纏繞在所述外檢測區(qū)域周圍的導線， 其中所述檢測繞組測量部通過將反映由所述內(nèi)檢測繞組感應的內(nèi)電動勢的值與反映由所述外檢測繞組感應的外電動勢的值相比較并測量確定時段，來執(zhí)行與所述電動勢相關的測量，在所述確定時段期間，反映所述外電動勢的值大于反映所述內(nèi)電動勢的值，并且其中，基于所述檢測繞組測量部的測量結(jié)果，所述檢測部通過將在將電壓施加到所述線圈的施加時段開始之后的確定時段的長度與在所述施加時段結(jié)束之前的確定時段的長度相比較，來檢測所述磁芯中磁偏的出現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的檢測器，還包括: 極性反相部(25);以及 產(chǎn)生部(26)， 其中將電壓施加到所述線圈的施加時段被平分成第一半時段和第二半時段， 其中所述第一半時段和所述第二半時段中的一個被設定為反相時段，而所述第一半時段和所述第二半時段中的另一個被設定為非反相時段，其中所述極性反相部在所述反相時段期間對反映由所述檢測繞組感應的所述電動勢的值的極性反相， 其中所述產(chǎn)生部產(chǎn)生積分信號，所述積分信號表示由反映在所述非反相時段期間的電動勢的值和由反映在所述反相時段期間的電動勢并具有由所述極性反相部反相的極性的值所形成的信號的積分值， 其中當所述施加時段結(jié)束時，所述檢測繞組測量部通過測量所述積分信號來執(zhí)行與所述電動勢相關的測量，并且 其中所述檢測部基于由所述檢測繞組測量部測量的所述積分信號的值來檢測所述磁芯中磁偏的出現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的檢測器，還包括: 產(chǎn)生部(26)，其通過從由所述電動勢產(chǎn)生的信號的積分值中排除直流分量來產(chǎn)生積分信號， 其中所述線圈被提供有周期性變化并在正方向和負方向上具有相同的振幅的電壓，其中在每個周期中，在所述正方向上將電壓施加到所述線圈的施加時段的長度近似等于在所述負方向上將電壓施加到所述線圈的施加時段的長度， 其中所述檢測繞組測量部通過測量所述積分信號的值來執(zhí)行所述電動勢的測量，并且其中所述檢測部基于所述檢測 繞組測量部的測量結(jié)果來規(guī)定所述積分信號的最大值和最小值，并基于所述最大值和最小值來檢測所述磁芯中磁偏的出現(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的檢測器， 其中當電壓被施加到所述線圈時，所述檢測繞組測量部測量所述電動勢，并且 其中所述檢測部基于所述檢測繞組測量部的測量結(jié)果，來檢測所述磁芯中的磁通量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測器， 其中所述磁芯用作電機的定子。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測器， 其中所述磁芯設置在電抗器或回掃變壓器中。
【文檔編號】G01R33/02GK103969600SQ201410040950
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】梅谷和弘 申請人:株式會社電裝