(57)【要約】【課題】複数台の電源装置や超電導コイルによりシステム容量を増加しても、全体の小型化、高効率化と制御回路の簡素化を図ることにある。【解決手段】複数台の電源装置２１〜２４と同一クライオスタット３内に収納される複数台の超電導コイル４ａ〜４ｄとを備え、且つ超電導コイル４ａ〜４ｄを励磁又は超電導コイルと電力系統間で電力授受を行う超電導コイルシステムにおいて、電源装置２１〜２４と超電導コイル４ａ〜４ｄとを交互に直流母線８により直列接続する構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の電源装置と同一クライオスタット内に収納される複数台の超電導コイルとを備え、且つ前記超電導コイルを励磁又は超電導コイルと電力系統間で電力授受を行う超電導コイルシステムにおいて、
前記電源装置と前記超電導コイルとを交互に直流母線により直列接続する構成としたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項２】
請求項１記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各電源装置は、複数台の電源装置を直列に多重接続して構成されたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項３】
請求項１記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各電源装置は、複数台の電源装置を並列に多重接続して構成されたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項４】
複数台の電源装置と同一クライオスタット内に収納された複数台の超電導コイルとを備え、且つ前記超電導コイルを励磁又は超電導コイルと電力系統間で電力授受を行う超電導コイルシステムにおいて、
複数台の電源装置及び超電導コイルを直流母線により交互に直列接続して一つの群として複数の群を構成したことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項５】
請求項４記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各群の電源装置は、複数台の電源装置を直列に多重接続して構成されたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項６】
請求項４記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各群の電源装置は、複数台の電源装置を並列に多重接続して構成されたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各電源装置に並列にコイル保護装置を接続する構成としたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の超電導コイルシステムにおいて、
前記各超電導コイルに並列にコイル保護装置と放電抵抗の直列回路を接続する構成としたことを特徴とする超電導コイルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の電源装置と複数台の超電導コイルとを備えた超電導コイルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルを応用したシステムとしては、超電導エネルギー貯蔵システム（以下ＳＭＥＳと略称する）、核融合やシンクロトロンが挙げられる。
【０００３】
近年、システム容量の大型化に伴い、複数台の超電導コイルと複数台の電源装置を直列又は並列接続して使用する場合がある。
【０００４】
ところで、従来の超電導コイルシステムとして、複数台の電源装置を並列接続して、超電導コイルに流れる直流電流を増加させ、システム容量の増大を図るようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
図９は、かかるシステムとして、ＳＭＥＳにおける超電導コイルシステムの構成例を示す回路図である。
【０００６】
図９において、１０は電力系統で、この電力系統１０に接続された交流母線９に変圧器１ａ〜１ｄの一次側が接続され、その二次側に交直変換器２ａ〜２ｄが接続されている。これら変圧器１ａ〜１ｄと交直変換器２ａ〜２ｄは、４台の電源装置２１〜２４として各々構成されている。
【０００７】
また、３はクライオスタットで、このクライオスタット３は内部に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを超電導状態に保つためのものである。
【０００８】
なお、図示では電源装置２１〜２４に対応させて超電導コイルを４台に分割したが、分割数はこれに限定されるものではない。
【０００９】
上記電源装置２１〜２４の交直変換器２ａ〜２ｄの直流端は、各々リアクトル５ａ〜５ｄを介して直流母線８に並列に接続され、負荷である超電導コイル４ａ〜４ｄに接続される。
【００１０】
一方、電力系統１０と超電導コイル４ａ〜４ｄとの電力授受は、ＰＱ検出器１１によって変圧器１ａ〜１ｄの一次側（系統側）の有効電力（Ｐ）及び無効電力（Ｑ）として検出され、制御器１３に入力する。また、直流側は超電導コイル４ａ〜４ｄが接続された直流母線８上の直流電流Ｉｄを直流検出器１２によって検出し、制御器１３に入力する。
【００１１】
上記制御器１３は、ＰＱ検出器１１によって検出されたＰ，Ｑ検出値と直流検出器１２によって検出された直流電流Ｉｄの検出値をもって、有効、無効電力制御（ＡＰＱＲ）と直流電流制御（ＡＣＲ）から制御量を求めて交直変換器２ａ〜２ｄを制御する。具体例としては、交直変換器２ａ〜２ｄを構成するスイッチング素子に対して、パルス幅制御（ＰＷＭ制御）や位相角制御によりゲート信号を与える。
【００１２】
ここで、制御器１３により交直変換器２ａ〜２ｄを制御する場合、変圧器１ａ〜１ｄや交直変換器２ａ〜２ｄの誤差や特性のばらつきから直流電流にアンバランスが生じることがあるため、電源装置２１〜２４の直流端に設けられた各々電流検出器１２ａ〜１２ｄにより直流電流Ｉｄ１〜Ｉｄ４を検出し、これらを制御器１３に入力している。この制御器１３では、直流電流Ｉｄ１〜Ｉｄ４の検出値を受けると、交直変換器２ａ〜２ｄに対して電流バランス制御も同時に行われる。
【００１３】
このような構成のＳＭＥＳによれば、複数台の電源装置を直流リアクトルを介して並列接続し、各電源装置の直流端側の電流をバランス制御することで、超電導コイルに流れる直流電流を増加させることが可能となり、システム容量を増大することができる。
【特許文献１】特許第３３１１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように複数台の電源装置や超電導コイルからなる超電導コイルシステムにおいては、システム容量を増加するため、電源装置を並列接続することにより、直流電流を増大することができるが、並列接続した電源装置間の電流アンバランスを抑制するには、個々の電源装置に直流リアクトルや電流検出器を設けると共に、アンバランスを抑制する制御が必要となる。
【００１５】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、複数台の電源装置や超電導コイルによりシステム容量を増加しても、全体の小型化、高効率化と制御回路の簡素化を図ることができる超電導コイルシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により超電導コイルシステムを構成する。
【００１７】
請求項１に対応する発明は、複数台の電源装置と同一クライオスタット内に収納される複数台の超電導コイルとを備え、且つ前記超電導コイルを励磁又は超電導コイルと電力系統間で電力授受を行う超電導コイルシステムにおいて、前記電源装置と前記超電導コイルとを交互に直流母線により直列接続する構成とする。
【００１８】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各電源装置は、複数台の電源装置を直列に多重接続して構成される。
【００１９】
請求項３に対応する発明は、請求項１に対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各電源装置は、複数台の電源装置を並列に多重接続して構成される。
【００２０】
請求項４に対応する発明は、複数台の電源装置と同一クライオスタット内に収納された複数台の超電導コイルとを備え、且つ前記超電導コイルを励磁又は超電導コイルと電力系統間で電力授受を行う超電導コイルシステムにおいて、複数台の電源装置及び超電導コイルを直流母線により交互に直列接続して一つの群として複数の群を構成する。
【００２１】
請求項５に対応する発明は、請求項４に対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各群の電源装置は、複数台の電源装置を直列に多重接続して構成される。
【００２２】
請求項６に対応する発明は、請求項４に対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各群の電源装置は、複数台の電源装置を並列に多重接続して構成される。
【００２３】
請求項７に対応する発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各電源装置に並列にコイル保護装置を接続する構成とする。
【００２４】
請求項８に対応する発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに対応する発明の超電導コイルシステムにおいて、前記各超電導コイルに並列にコイル保護装置と放電抵抗の直列回路を接続する構成とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数台の電源装置及び超電導コイルにより構成されるシステムの小型化、高効率化及び制御回路の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明による超電導コイルシステムの第１の実施形態を示す回路構成図で、図９と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２８】
本実施形態では、図１に示すように電源装置２１〜２４の交直変換器２ａ〜２ｄとクライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを交互に直列接続した構成とするものである。
【００２９】
すなわち、交直変換器２ａの一方の直流出力端と超電導コイル４ａの一端、この超電導コイル４ａの他端と交直変換器２ｂの一方の直流出力端、この交直変換器２ｂの他方の直流出力端と超電導コイル４ｂの一端、この超電導コイル４ｂの他端と交直変換器２ｃの一方の直流出力端、この交直変換器２ｃの他方の直流出力端と超電導コイル４ｃの一端、この超電導コイル４ｃの他端と交直変換器２ｄの一方の直流出力端、この交直変換器２ｄの他方の直流出力端と超電導コイル４ｄの一端、この超電導コイル４ｄの他端と交直変換器２ａの他方の直流出力端をそれぞれ直列接続して一巡させた構成とする。
【００３０】
このような接続構成とすれば、各電源装置２１〜２４の交直変換器２ａ〜２ｄより出力される直流電流Ｉｄは同一となるので、電流検出器１２は各電源装置の交直変換器２ａ〜２ｄの直流端に個々に設置する必要がなく、最低一箇所の電源装置における交直変換器の直流端に設置すればよい。本例では制御器１３に近い電源装置２１における交直変換器２ａの直流端に設置した場合を示している。
【００３１】
また、上記制御器１３は、ＰＱ検出器１１によって検出されたＰ，Ｑ検出値と直流検出器１２によって検出された直流電流Ｉｄの検出値をもって、有効、無効電力制御（ＡＰＱＲ）と直流電流制御（ＡＣＲ）から制御量を求めることにより、交直変換器２ａ〜２ｄを制御できる。
【００３２】
ここで、上述した第１の実施形態のシステム構成と類似システム構成との相違について図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）により説明する。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）は、直流電圧条件の相違について説明するための図であり、（ａ）は複数台の電源装置と複数台の超電導コイルが交互に直列接続された構成例、（ｂ）は複数台の電源装置と複数台の超電導コイルが機器毎に各々直列接続された構成例をそれぞれ示している。
【００３４】
図２（ａ），（ｂ）の両者とも直流電流を一巡して流すことができるので、電源装置間の電流アンバランス抑制対策は必要ない。前者の図２（ａ）の構成例は電源装置と超電導コイルが交互に直列接続されているため、電源装置の電圧Ｖｄと超電導コイルの電圧ＶＬが交互に相殺されるので、機器の対地電圧の責務は見掛け上電源装置と超電導コイルが１対１で接続されている構成と同等となる。
【００３５】
一方、後者の図２（ｂ）の構成例は電源装置と超電導コイルが４段重ねられてから直列接続されているため、前者の図２（ａ）と比較して機器の対地電圧の責務は４倍となる。したがって、機器の対地電圧の責務増は、機器全体や構成部品の絶縁距離に起因して外形サイズの増大を招く。
【００３６】
図３（ａ），（ｂ）は、直流電流条件の相違について説明するための図であり、（ａ）は複数台の電源装置と複数台の超電導コイルが交互に直列接続され、複数台の超電導コイルが同一のクライオスタット内に収納された構成例、（ｂ）は複数台の電源装置と複数台の超電導コイルが１対１で接続され、複数台の超電導コイルが同一のクライオスタット内に収納された構成例をそれぞれ示している。
【００３７】
前者の図３（ａ）の構成例は電源装置と超電導コイルが交互に直列接続されているため、クライオスタット内に収納される４台の超電導コイルは同一の直流電流が流れ、超電導コイル間の電磁力のバランスが均等となる。
【００３８】
一方、後者の図３（ｂ）の構成例は、電源装置と超電導コイルが１対１であるため、４台の超電導コイル間の直流電流はばらつきが生じ、超電導コイル間の電磁力にアンバランスが生じる。電磁力のアンバランスは、超電導コイルを収納するクライオスタット構造の機械的応力に対する強化に起因して外形サイズの増大を招き、また電源装置も個別に制御が必要となり、システム全体の制御と合せて複雑化する。
【００３９】
以上のことより、複数台の電源装置と同一クライオスタット内に収納される複数台の超電導コイルとを備えた超電導コイルシステムにおいて、電源装置と超電導コイルを交互に一巡するように直列接続する構成とすることで、電源装置とクライオスタットを含む超電導コイルの対地電圧責務を増加させることなく同一の直流電流を流すことができるので、電源装置間の電流アンバランスを抑制するための直流リアクトル、個々の電流検出器やバランス制御が不要となる。また、同一のクライオスタット内に収納される超電導コイルの電磁力バランスを均等に保つことができるので、クライオスタットの構造に対する機械的な強化を軽減することができる。
【００４０】
従って、バランス用直流リアクトルや電流検出器が不要となるので、システム全体の小型化を図ることができると共に、リアクトル損失が低減できる。また、アンバランス制御が不要なので制御が簡素化できる。さらに、電源装置、超電導コイルの対地電圧責務の軽減やクライオスタットの構造上の機械的な強化を軽減できるので、より一層システム全体の小型化に寄与することができる。
【００４１】
図４は本発明による超電導コイルシステムの第２の実施形態を示す回路構成図で、図９及び図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４２】
本実施形態では、図４に示すように各々２台直列接続された電源装置２１，２１´〜２４，２４´の交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´とクライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを交互に直列接続した構成とするものである。
【００４３】
すなわち、交直変換器２ａ，２ａ´の直列回路の一方の直流出力端と超電導コイル４ａの一端、この超電導コイル４ａの他端と交直変換器２ｂ，２ｂ´の直列回路の一方の直流出力端、この直列回路の他方の直流出力端と超電導コイル４ｂの一端、この超電導コイル４ｂの他端と交直変換器２ｃ，２ｃ´の直列回路の一方の直流出力端、この直列回路の他方の直流出力端と超電導コイル４ｃの一端、この超電導コイル４ｃの他端と交直変換器２ｄ，２ｄ´の直列回路の一方の直流出力端、この直列回路の他方の直流出力端と超電導コイル４ｄの一端、この超電導コイル４ｄの他端と交直変換器２ａ，２ａ´の直列回路の他方の直流出力端をそれぞれ直列接続して一巡させた構成とする。
【００４４】
このような接続構成とすれば、各電源装置２１，２１´〜２４，２４´の交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´より出力される直流電流Ｉｄは同一となるので、電流検出器１２は最低一箇所でよく、制御器１３から交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´を制御できる。
【００４５】
よって、２台の電源装置を直列接続して出力電圧を増加するようにしたので、超電導コイル１台当たりの印加電圧を大きくすることができる。
【００４６】
また、交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´の交流側に接続される変圧器１ａ，１ａ´〜１ｄ，１ｄ´間で３０°移相を行い、直列接続された２台の電源装置２１と２１´、２２と２２´、２３と２３´、２４と２４´間で１２相結線すれば、交流側の高調波低減と直流側の電流リップル低減能力を向上させることが可能となる。
【００４７】
従って、１台の超電導コイルに対して電源装置を直列多重化することで、同一の直流電流を流しながら超電導コイルの印加電圧を上げることで、システム容量を増加することができる。また、アンバランス制御が不要となるので、制御の簡素化を図ることができる。
【００４８】
さらに、電源装置の変圧器を移相することで、交流側の高調波だけでなく、直流側のリップルも低減できる。この直流側のリップルは、超電導コイルの損失に起因するので、損失が低減できると共に、クライオスタットの冷却能力を軽減でき、構造の小型化を図ることができる。これにより、システムの小型化、高効率化と制御回路の簡素化を図ることができる。
【００４９】
図５は本発明による超電導コイルシステムの第３の実施形態を示す回路構成図で、図９及び図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５０】
本実施形態では、図５に示すように各々２台並列接続された電源装置２１，２１´〜２４，２４´の交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´とクライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを交互に直列接続した構成とするものである。
【００５１】
すなわち、交直変換器２ａ，２ａ´の並列回路の一方の直流出力端と超電導コイル４ａの一端、この超電導コイル４ａの他端と交直変換器２ｂ，２ｂ´の並列回路の一方の直流出力端、この直列並列の他方の直流出力端と超電導コイル４ｂの一端、この超電導コイル４ｂの他端と交直変換器２ｃ，２ｃ´の並列回路の一方の直流出力端、この並列回路の他方の直流出力端と超電導コイル４ｃの一端、この超電導コイル４ｃの他端と交直変換器２ｄ，２ｄ´の並列回路の一方の直流出力端、この直列回路の他方の直流出力端と超電導コイル４ｄの一端、この超電導コイル４ｄの他端と交直変換器２ａ，２ａ´の並列回路の他方の直流出力端をそれぞれ直列接続して一巡させた構成とする。
【００５２】
このような接続構成においては、各交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´の直流電流バランスをとるために、バランス制御器１３ａ〜１３ｄが必要となる。
【００５３】
しかし、各電源装置２１，２１´〜２４，２４´の合成した直流電流Ｉｄはクライオスタット３内で同一となるので、総合電流の電流検出器１２は最低一箇所でよく、制御器１３から制御量をバランス制御器１３ａ〜１３ｄに分配することで、交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´を制御できる。
【００５４】
よって、２台の電源装置を並列接続することで、出力電流を増加できるので、超電導コイル１台当たりの通電電流を大きくすることができる。
【００５５】
また、交直変換器２ａ，２ａ´〜２ｄ，２ｄ´の交流側に接続される変圧器１ａ，１ａ´〜１ｄ，１ｄ´間で３０°移相を行い、並列接続された２台の電源装置２１と２１´、２２と２２´、２３と２３´、２４と２４´間で１２相結線すれば、交流側の高調波低減と直流側の電流リップル低減が可能となる。さらに、１２相結線した２台の電源装置を４ユニット間で７．５°移相すると、４８相構成となり、交流側の高調波低減と直流側の電流リップルを低減させることが可能となる。
【００５６】
従って、１台の超電導コイルに対して電源装置を並列多重化することで、同一の直流電流を流しながら超電導コイルの通電電流を増やすことで、システム容量を増加することができる。
【００５７】
さらに、電源装置の変圧器を移相することで、交流側の高調波だけでなく、直流側のリップルも低減できる。この直流側のリップルは、超電導コイルの損失に起因するので、損失が低減できると共に、クライオスタットの冷却能力を軽減でき、構造の小型化を図ることができる。これにより、システムの小型化、高効率化と制御回路の簡素化を図ることができる。
【００５８】
図６は本発明による超電導コイルシステムの第４の実施形態を示す回路構成図で、図９及び図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５９】
本実施形態では、図６に示すように電源装置２１と２３の交直変換器２ａと２ｃ、電源装置２２と２４の交直変換器２ｂと２ｄを各々クライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａと４ｃ、超電導コイル４ｂと４ｄを交互に直列接続して２群に分けた構成とするものである。
【００６０】
すなわち、交直変換器２ａの一方の出力端と超電導コイル４ａの一端、この超電導コイル４ａの他端と交直変換器２ｃの一方の出力端、この交直変換器２ｃの他方の出力端と超電導コイル４ｃの一端、この超電導コイル４ｃの他端と交直変換器２ａの他方の出力端に交互に直列接続して一巡する１つの群とし、また交直変換器２ｂの一方の出力端と超電導コイル４ｂの一端、この超電導コイル４ｂの他端と交直変換器２ｄの一方の出力端、この交直変換器２ｄの他方の出力端と超電導コイル４ｄの一端、この超電導コイル４ｄの他端と交直変換器２ｂの他方の出力端に交互に直列接続して一巡する１つの群として２群に分けた構成とする。
【００６１】
このような構成の超電導コイルシステムにおいて、クライオスタット３内に収納される超電導コイル４ａと４ｃ、４ｂと４ｄで交互にして電磁力のバランスをとるように配置する。また、各群の直流母線８に電流検出器１２，１２´を設ける。各群に対応させて設けられる制御器１３，１３´はシステム全体のＰＱ検出器１１のＰ，Ｑ検出値を上位制御器１４から分配され、各群の電流検出器１２，１２´より得た超電導コイル一括の直流電流Ｉｄの検出値をもって交直変換器２ａと２ｃ、２ｂと２ｄを制御する。
【００６２】
よって、上位制御器１４はＰ，Ｑ検出値の分配量を各群に対して個別に調整することができる。
【００６３】
従って、このような構成とすることにより、各群の中でバランス用直流リアクトルや電流検出器が不要となるので、システムの小型化ができると共に、リアクトル損失を低減できる。また、アンバランス制御が不要なので、制御が簡素化できる。
【００６４】
さらに、電源装置の運用に合せて独立に制御量が調整できるので、超電導コイルの貯蔵電力を効率良く使用することがでる。これにより、システムの小型化、高効率化と制御回路の簡素化を図ることができる。
【００６５】
図７は本発明による超電導コイルシステムの第５の実施形態を示す回路構成図で、図９及び図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６６】
本実施形態では、図７に示すように電源装置２１〜２４の交直変換器２ａ〜２ｄとクライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを交互に直列接続し、交直変換器２ａ〜２ｄに対して過電圧保護装置６ａ〜６ｄを並列接続した構成とするものである。
【００６７】
すなわち、過電圧保護装置６ａ〜６ｄをバイパスとして、過電圧保護装置６ａの一端と超電導コイル４ａの一端、この超電導コイル４ａの他端と過電圧保護装置６ｂの一端、この過電圧保護装置６ｂの他端と超電導コイル４ｂの一端、この超電導コイル４ｂの他端と過電圧保護装置６ｃの一端、この過電圧保護装置６ｃの他端と超電導コイル４ｃの一端、この超電導コイル４ｃの他端と過電圧保護装置６ｃの一端、この過電圧保護装置６ｃの他端と超電導コイル４ｄの一端、この超電導コイル４ｄの他端と過電圧保護装置６ａの他端をそれぞれ直列接続して一巡させた構成とする。
【００６８】
このような構成の超電導コイルシステムにおいて、超電導コイルは数Ｈオーダの大きなインダクタンスを持つため、見かけ上の電源となる。また、電源装置２１〜２４の開放故障によって、直流流路が確保されないと直流母線に過電圧が発生するので、過電圧保護装置６ａ〜６ｄにより保護する必要がある。
【００６９】
この過電圧保護装置６ａ〜６ｄとして、具体的には過電圧を検出してサイリスタ素子を点弧する方法が挙げられる。サイリスタ素子は、一度通電すると電流が零になるまで導通を続けるので直流流路を継続的に確保することができる。
【００７０】
以上のことより、複数台の電源装置と同一のクライオスタット内に収納された複数台の超電導コイルとを備えた超電導コイルシステムにおいて、電源装置と超電導コイルを交互に直列接続する構成とし、電源装置と並列に過電圧保護装置を接続することで、過電圧保護装置に対して同一の直流電流を流すことができるので、過電圧保護装置間の電流アンバランスを抑制するための直流リアクトルが不要となる。また、保護動作時も超電導コイル間の電磁力バランスを均等にすることができる。
【００７１】
従って、バランス用直流リアクトルが不要となるので、システムの小型化を図ることができる。また、クライオスタットの構造に対する機械的強度の軽減ができるので、システム全体の小型化に寄与できる。
【００７２】
図８は本発明による超電導コイルシステムの第６の実施形態を示す回路構成図で、図９及び図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７３】
本実施形態では、図８に示すように電源装置２１〜２４の交直変換器２ａ〜２ｄとクライオスタット３内に収納された超電導コイル４ａ〜４ｄを交互に直列接続し、超電導コイル４ａ〜４ｄに対して過電圧保護継電装置６ａ〜６ｄを並列接続した構成とするものである。
【００７４】
すなわち、過電圧保護装置６ａと超電導コイル４ａ、過電圧保護装置６ｂと超電導コイル４ｂ、過電圧保護装置６ｃと超電導コイル４ｃ、過電圧保護装置６ｄと超電導コイル４ｄの各々が１対１で還流する回路をもつ構成とする。
【００７５】
一方、過電圧保護継電装置６ａ〜６ｄは、超電導コイルのエネルギー消費を加速して放電時間（貯蔵エネルギー零までの時間）を短縮するために、サイリスタ素子と放電抵抗７ａ〜７ｄを設ける場合がある。
【００７６】
このようにすれば、保護動作時に直流電流が放電抵抗を通過する際に抵抗の両端に電圧が生じるが、超電導コイルで電圧責務を負うので、電源装置２１〜２４の電圧責務を軽減できる。
【００７７】
従って、複数台の電源装置と同一のクライオスタット内に収納された複数台の超電導コイルとを備えた超電導コイルシステムにおいて、電源装置と超電導コイルを交互に直列接続する構成とし、超電導コイルと並列に過電圧保護装置を接続することで、過電圧保護装置動作時の電源装置の電圧責務を軽減できるので、電源装置の小型化を図ることができるる。これにより、システム全体の小型化を図ることが可能となる。
【００７８】
前述した本発明の第１の実施形態乃至第６の実施形態では、４台の電源装置と４台の超電導コイルを４台に分割した構成について示したが、これら電源装置の台数と超電導コイルの台数の組合せ及び分割数に限定されるものではない。
【００７９】
さらに、例示した電源装置の機器構成の数や直列、並列の接続構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で電源装置の台数や組合せなど適宜変更しても同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による超電導コイルシステムの第１の実施形態を示す回路構成図。
【図２】同実施形態のシステム構成と類似システム構成において、直流電圧条件の相違についての説明図。
【図３】同実施形態のシステム構成と類似システム構成において、直流電流条件の相違についての説明図。
【図４】本発明による超電導コイルシステムの第２の実施形態を示す回路構成図。
【図５】本発明による超電導コイルシステムの第３の実施形態を示す回路構成図。
【図６】本発明による超電導コイルシステムの第４の実施形態を示す回路構成図。
【図７】本発明による超電導コイルシステムの第５の実施形態を示す回路構成図。
【図８】本発明による超電導コイルシステムの第６の実施形態を示す回路構成図。
【図９】従来のＳＭＥＳにおける超電導コイルシステムを示す回路構成図。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ，１ａ´，１ｂ，１ｂ´，１ｃ，１ｃ´，１ｄ，１ｄ´…変圧器、２ａ，２ａ´，２ｂ，２ｂ´，２ｃ，２ｃ´，２ｄ，２ｄ´…交直変換器、３…クライオスタット、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…超電導コイル、５ａ，５ａ´，５ｂ，５ｂ´，５ｃ，５ｃ´，５ｄ，５ｄ´…リアクトル、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…過電圧保護装置、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…放電抵抗、８…直流母線、９…交流母線、１１…ＰＱ検出器、１２ａ，１２ａ´，１２ｂ，１２ｂ´，１２ｃ，１２ｃ´，１２ｄ，１２ｄ´…電流検出器、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３´…制御器、２１〜２４，２１´〜２４´…電源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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