(57)【要約】【課題】構造の複雑化や大型化を招くことなく、所望の変圧比を有する単相トランス、三相トランス等の機能をアナログ電子回路により容易に実現する。【解決手段】トランスの二次側の電流を検出する電流検出手段５１と、その出力信号を絶縁する絶縁回路６２と、その出力信号が電流指令値として入力される可変ゲイン付きの電流アンプ３１と、トランスの一次側の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出力信号を絶縁する絶縁手段６１と、その出力信号が電圧指令値として入力される可変ゲイン付きの電圧アンプ４１とを備え、前記電流アンプ３１の出力端子及び接地端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記電圧アンプ４１の出力端子及び接地端子をトランスの二次側端子とする。【選択図】  図２
2004207974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相トランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段の出力信号を絶縁する絶縁手段と、
この絶縁手段の出力信号が電流指令値として入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、
トランスの一次側の電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段の出力信号を絶縁する絶縁手段と、
この絶縁手段の出力信号が電圧指令値として入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、
を備え、
前記電流アンプの出力端子及び接地端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記電圧アンプの出力端子及び接地端子をトランスの二次側端子としたことを特徴とする単相型電子トランス。
【請求項２】
三相Ｙ−Ｙトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の各相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、
これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、
これらの絶縁手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、
トランスの一次側の各相の相電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、
これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、
を備え、
前記各電流アンプの出力端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記各電圧アンプの出力端子をトランスの二次側端子とすると共に、前記各電流アンプの接地端子をトランスの一次側中性点端子とし、かつ、前記各電圧アンプの接地端子をトランスの二次側中性点端子としたことを特徴とする三相Ｙ−Ｙ型電子トランス。
【請求項３】
三相Δ−Δトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の三相のうち任意の二相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、
これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、
これらの絶縁手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、
トランスの一次側の三つの線間電圧のうち任意の二つの線間電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、
これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、
を備え、
前記各電流アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記各電圧アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をトランスの二次側端子としたことを特徴とする三相Δ−Δ型電子トランス。
【請求項４】
三相Ｙ−Δトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスのΔ結線側の各相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、
これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁したうえ、二相分の電流検出信号を用いてそれぞれ減算する加算手段と、
これらの加算手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、
トランスのＹ結線側の三つの線間電圧のうち任意の二つの線間電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、
これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、
これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、
を備え、
Ｙ結線側に零相電流が流れない条件のもとで、
前記各電流アンプの出力端子をＹ結線側の各端子とし、かつ、前記各電流アンプの接地端子をＹ結線側の中性点端子とすると共に、前記各電圧アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をΔ結線側の各端子としたことを特徴とする三相Ｙ−Δ型電子トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、解析対象とする実際の電力系統と電気的に相似な電気回路をアナログ回路（リアクトル、抵抗、コンデンサ、トランス、演算機能付き電圧源、同電流源等）により実現し、実際の電力系統より低い数十Ｖ〜数百Ｖの電圧を印加して同じく実際の電力系統より小さい数十ｍＡ〜数十Ａの電流を流すことにより、電力系統に発生する種々の系統現象をリアルタイムにシミュレーションすることが可能な電力系統用アナログシミュレータに関するもので、特に、アナログ電子回路によって所望の変圧比を実現可能とした電子トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアナログシミュレータに使用される従来のトランスモデル（変圧器モデル）では、図９に示すように、実際のトランスモデルと同様に鉄心２００及び一次側、二次側の銅巻線３０１，３０２を使用している。従って、一次側、二次側の変圧比を変更するためには、銅巻線３０１，３０２の途中から引き出した複数のタップ４０１，４０２の接続位置を変更することにより行っていた。
この場合、構造上の制約から、タップの数にも自ずと限界があり、多くても２０〜３０個のタップを設けるのが限界である。
【０００３】
なお、０ｄＢの伝送を行うために、巻線比が１：１の電子化した理想トランスを演算増幅器及び多数の抵抗等により構成する従来技術が下記の特許文献に記載されているが、この従来技術は、そもそも任意の変圧比の実現を目的とするものではない。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−３４５２９号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電力系統の現象解析を行うアナログシミュレータでは、実際に電圧を印加して電流を流すことから、ディジタルシミュレーションとは異なり、実際の電気現象を忠実に再現できるという利点を有する。
一方、ディジタルシミュレーションでは、電力機器を数式化して演算により各種電気量を求めることから、適正な数式、適正な数値解法、適正な演算刻みを用いれば、アナログシミュレータに比較して高精度なシミュレーションを行うことができる。これはすなわち、アナログシミュレータの問題点となっており、アナログシミュレータでは、高精度なシミュレーション結果を得ようとすると、系統を構成する機器の誤差を極力小さくするように製作しなければならず、トランスモデルについても同様なことが言える。
【０００６】
更に、アナログシミュレータに要求される機能として、各構成機器の主要なパラメータを容易に変更できることが挙げられる。
しかし、例えば従来のトランスモデルにおいて、主要なパラメータである変圧比を細かく設定するためには、タップ数を数百個用意しなければならず、構造が複雑になるという問題があった。また、変圧比の精度を向上させるためには、一次巻線及び二次巻線の巻数を多くする必要があり、トランスモデルが大型化、重量化するという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、構造の複雑化や大型化を招くことなく、所望の変圧比を有する単相トランス、三相トランス等をアナログ電子回路により容易に実現可能とした電子トランスを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、電圧源、電流源、各種インピーダンス、トランス等により構成される電力系統用アナログシミュレータにおいて、鉄心及び銅巻線を使用せずに、可変ゲイン付き電圧アンプ（交流かつ瞬時値の電圧指令値に対して設定ゲイン倍の電圧を出力するアンプ）、可変ゲイン付き電流アンプ（交流かつ瞬時値の電流指令値に対して設定ゲイン倍の電流を出力するアンプ）、及び絶縁手段等を用いて、アナログ電子回路により各種のトランスモデルを実現する。
【０００９】
すなわち、本発明では、電子トランスの二次側の電流を検出し、一次側に接続されている可変ゲイン付き電流アンプに電流指令値として入力することにより一次側の電流を決定すると共に、一次側の電圧を検出し、二次側に接続されている可変ゲイン付き電圧アンプに電圧指令値として入力することにより二次側の電圧を決定し、これによって実際のトランスと等価な変圧・変流模擬回路を実現するものである。
なお、電圧アンプ、電流アンプのゲインについては、多回転可変抵抗やプログラマブル抵抗モジュール（例えば、コンマ数Ω〜数十ｋΩまでをコンマ数Ω刻みで変更可能）を用いて、細かくかつ高精度に変更することが可能である。
また、実際のトランスと同じ機能を持たせるには、一次側と二次側とを絶縁する必要があるが、この絶縁機能については、絶縁アンプや変流器等を用いて容易に実現可能である。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、単相トランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段の出力信号を絶縁する絶縁手段と、この絶縁手段の出力信号が電流指令値として入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、トランスの一次側の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出力信号を絶縁する絶縁手段と、この絶縁手段の出力信号が電圧指令値として入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、を備え、
前記電流アンプの出力端子及び接地端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記電圧アンプの出力端子及び接地端子をトランスの二次側端子としたものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、三相Ｙ−Ｙトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の各相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、これらの絶縁手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、トランスの一次側の各相の相電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、を備え、
前記各電流アンプの出力端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記各電圧アンプの出力端子をトランスの二次側端子とすると共に、前記各電流アンプの接地端子をトランスの一次側中性点端子とし、かつ、前記各電圧アンプの接地端子をトランスの二次側中性点端子としたものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、三相Δ−Δトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスの二次側の三相のうち任意の二相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、これらの絶縁手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、トランスの一次側の三つの線間電圧のうち任意の二つの線間電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、を備え、
前記各電流アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をトランスの一次側端子とし、かつ、前記各電圧アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をトランスの二次側端子としたものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、三相Ｙ−Δトランスをアナログ電子回路により模擬する電子トランスにおいて、
トランスのΔ結線側の各相の線電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、これらの電流検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁したうえ、二相分の電流検出信号をそれぞれ用いて減算する加算手段と、これらの加算手段の出力信号が電流指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電流アンプと、トランスのＹ結線側の三つの線間電圧のうち任意の二つの線間電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、これらの電圧検出手段の出力信号をそれぞれ絶縁する絶縁手段と、これらの絶縁手段の出力信号が電圧指令値としてそれぞれ入力される可変ゲイン付きの電圧アンプと、を備え、
Ｙ結線側に零相電流が流れない条件のもとで、前記各電流アンプの出力端子をＹ結線側の各端子とし、かつ、前記各電流アンプの接地端子をＹ結線側の中性点端子とすると共に、前記各電圧アンプの出力端子及び共通接続された接地端子をΔ結線側の各端子としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１，図２に基づいて、単相型電子トランスに関する第１実施形態につき述べる。
図１は、実際の理想的な単相トランスの回路図を示しており、１１は一次巻線、２１は二次巻線、ａ１，ｂ１は一次側端子、ａ２，ｂ２は二次側端子である。
図１に示す理想単相トランス１０において、一次側の電圧をＥ１、電流をＩ１（なお、フェーザ（複素ベクトル）を示す「・」（ドット）は、便宜的に本文では表記を省略する。以下、同じ。）とし、二次側の電圧をＥ２、電流をＩ２とする。また、一次側と二次側との電圧比（変圧比）が１：ｎであるトランスを想定すると、電圧、電流に関して以下の数式１、数式２が成り立つ。
【００１５】
【数１】
2004207974.tif 000003
【００１６】
【数２】
2004207974.tif 000004
【００１７】
従って、単相型電子トランスでは、上記数式１，数式２の関係を満たすような等価的な模擬回路をアナログ電子回路で構成すれば良い。
そこで、本実施形態では、図２に示すように、可変ゲイン付き電圧アンプ、可変ゲイン付き電流アンプ、絶縁回路、電流検出手段、電圧検出手段等によって単相トランスの模擬回路を構成する。
【００１８】
図２において、４１は、入力側が絶縁アンプ等の絶縁回路６１を介して一次側端子ａ１，ｂ１に接続されたゲインＫＶの可変ゲイン付き電圧アンプ（以下、単に電圧アンプともいう）であり、その出力側は一方の二次側端子ａ２に接続されている。また、３１は、入力側が絶縁アンプ等の絶縁回路６２を介して電圧アンプ４１の出力側の電流検出手段５１に接続されたゲインＫＩの可変ゲイン付き電流アンプ（以下、単に電流アンプともいう）であり、その出力側は一方の一次側端子ａ１に接続されている。ここで、電圧アンプ４１、電流アンプ３１は、例えば演算増幅器により構成されている（以下の各実施形態についても同様である）。
なお、他方の一次側端子ｂ１は電流アンプ３１と共に接地され、他方の二次側端子ｂ２は電圧アンプ４１と共に接地されている。
【００１９】
上記構成において、トランスの二次側の電流を電流検出手段５１により検出し、この電流検出信号を絶縁回路６２により絶縁して一次側に設けた電流アンプ３１に電流指令値として入力する。
同様に、トランスの一次側の電圧を検出し、この電圧検出信号を絶縁回路６１により絶縁して二次側に設けた電圧アンプ４１に電圧指令値として入力する。
ここで、電流アンプ３１及び電圧アンプ４１のゲインは、前述の如く多回転可変抵抗やプログラマブル抵抗モジュールを用いて任意に設定することができ、これによって変圧比を高精度に変更することができる。
【００２０】
図１に示した一次側と二次側との電圧比が１：ｎの理想単相トランス１０を図２の模擬回路で実現する場合、電圧アンプ４１のゲインＫＶ及び電流アンプ３１のゲインＫＩと電圧、電流との関係は、それぞれ以下の数式３，数式４のように求めることができる。
【００２１】
【数３】
2004207974.tif 000005
【００２２】
【数４】
2004207974.tif 000006
【００２３】
数式３を数式１に、数式４を数式２にそれぞれ代入すると、数式５が得られる。
【００２４】
【数５】
2004207974.tif 000007
【００２５】
従って、図１の理想単相トランス１０を図２の模擬回路で実現するためには、電圧アンプ４１のゲインＫＶ＝ｎ、電流アンプ３１のゲインＫＩ＝ｎに設定すれば良いことが判る。
上記のように、図２の模擬回路を構成して各ゲインＫＶ，ＫＩを変圧比に応じて設定することにより、所望の変圧比を有する理想的な単相トランスを実現することができる。
【００２６】
次に、図３，図４に基づいて、三相Ｙ−Ｙ型電子トランスに関する第２実施形態につき述べる。
図３は実際の理想的な三相Ｙ−Ｙトランスの回路図を示しており、この理想三相Ｙ−Ｙトランス７０において、ａ１，ｂ１，ｃ１は一次側端子、ａ２，ｂ２，ｃ２は二次側端子、Ｎ１，Ｎ２は中性点端子を示す。
【００２７】
いま、一次側のａ相，ｂ相，ｃ相の相電圧を各々Ｅａ１，Ｅｂ１，Ｅｃ１とし、一次側の各相の線電流をＩａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１とし、二次側のａ相，ｂ相，ｃ相の相電圧を各々Ｅａ２，Ｅｂ２，Ｅｃ２とし、二次側の各相の線電流をＩａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２とする。また、トランスの一次側と二次側との線間電圧の比を１：ｎとすると（相電圧の比も１：ｎ）、ａ相の電圧、電流に関して以下の数式６、数式７が成り立つ。
【００２８】
【数６】
2004207974.tif 000008
【００２９】
【数７】
2004207974.tif 000009
【００３０】
但し、ｂ相，ｃ相についても同様な関係が得られるため、ここではａ相のみを代表して表記した。
従って、上記数式６，数式７の関係を満たすような等価的な模擬回路をアナログ電子回路で構成すれば良い。
本実施形態では、図４に示す回路によって理想三相Ｙ−Ｙトランスの模擬回路を構成する。
【００３１】
図４に示す模擬回路の、ａ相，ｂ相，ｃ相の個々の構成は実質的に図２と同様であり、例えばａ相については電流アンプ３１、電圧アンプ４１、絶縁回路６１，６２及び電流検出手段５１等から構成されている。そして、二次側の線電流を電流検出手段５１により検出し、この電流検出信号を絶縁回路６２により絶縁して一次側の電流アンプ３１に電流指令値として入力する。同様に、一次側の相電圧を検出してその電圧検出信号を絶縁回路６１により絶縁し、二次側の電圧アンプ４１に電圧指令値として入力する構成となっている。
この回路を他のｂ相、ｃ相にも設けることにより、理想的な三相Ｙ−Ｙトランスと等価な模擬回路を実現することができる。
【００３２】
なお、ｂ相、ｃ相において、３２，３３は電流アンプ、４２，４３は電圧アンプ、５２，５３は電流検出手段、６３〜６６は絶縁回路であり、全ての電流アンプ３１〜３３は中性点端子Ｎ１と共に一括して接地され、また、全ての電圧アンプ４１〜４３は中性点端子Ｎ２と共に一括して接地されている。
この実施形態においても、電流アンプ３１〜３３のゲインＫＩ及び電圧アンプ４１〜４３のゲインＫＶは、多回転可変抵抗やプログラマブル抵抗モジュールによって任意に設定可能となっている。
【００３３】
図３に示した線間電圧比が１：ｎの理想三相Ｙ−Ｙトランス７０を図４の模擬回路で実現する場合、例えばａ相の電流アンプ３１のゲインＫＩ及び電圧アンプ４１のゲインＫＶとａ相の電圧、電流との関係は、数式８，数式９のようになる。
【００３４】
【数８】
2004207974.tif 000010
【００３５】
【数９】
2004207974.tif 000011
【００３６】
数式８を数式６に、数式９を数式７にそれぞれ代入すると、数式１０が得られる。
【００３７】
【数１０】
2004207974.tif 000012
【００３８】
よって、図３に示した理想三相Ｙ−Ｙトランス７０を図４の模擬回路で実現するためには、各相の電圧アンプ４１〜４３のゲインＫＶ＝ｎ、電流アンプ３１〜３３のゲインＫＩ＝ｎに設定すれば良いことが判る。
上記のように、図４に示した模擬回路を構成して各ゲインＫＶ，ＫＩを変圧比に応じて設定することにより、所望の変圧比を有する理想的な三相Ｙ−Ｙトランスを実現することが可能である。
【００３９】
次いで、図５，図６に基づいて、三相Δ−Δ型電子トランスに関する第３実施形態につき述べる。
図５は実際の理想的な三相Δ−Δトランスの回路図を示しており、この理想三相Δ−Δトランス８０において、ａ１，ｂ１，ｃ１は一次側端子、ａ２，ｂ２，ｃ２は二次側端子である。
【００４０】
いま、一次側端子ａ１，ｂ１間の線間電圧をＥａ１ｂ１、端子ｃ１，ｂ１間の線間電圧をＥｃ１ｂ１、一次側の各相の線電流をＩａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１とすると共に、二次側端子ａ２，ｂ２間の線間電圧をＥａ２ｂ２、端子ｃ２，ｂ２間の線間電圧をＥｃ２ｂ２、二次側の各相の線電流をＩａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２とする。
ここで、トランスの一次側と二次側との線間電圧の比を１：ｎとすると、電圧、電流に関して以下の数式１１〜数式１４が成り立つ。
【００４１】
【数１１】
2004207974.tif 000013
【００４２】
【数１２】
2004207974.tif 000014
【００４３】
【数１３】
2004207974.tif 000015
【００４４】
【数１４】
2004207974.tif 000016
【００４５】
従って、上記数式１１〜１４の関係を満たすような等価的な模擬回路をアナログ電子回路で構成すれば良く、本実施形態では、図６に示すように三相Δ−Δトランスの模擬回路を構成する。
【００４６】
図６の模擬回路は、実質的に図４における二相分の電流アンプ３１，３２、電圧アンプ４１，４２、絶縁回路６１〜６４及び電流検出手段５１，５２によって構成されており、トランスの二次側のａ相及びｃ相の線電流を電流検出手段５１，５２により検出し、この電流検出信号を絶縁回路６２，６４によりそれぞれ絶縁して一次側の電流アンプ３１，３２に電流指令値として入力する。同様に、一次側のｂ相を基準とした線間電圧Ｅａ１ｂ１，Ｅｃ１ｂ１を検出し、この電圧検出信号を絶縁回路６１，６３によりそれぞれ絶縁して二次側の電圧アンプ４１，４２に電圧指令値として入力する構成となっている。また、一次側の端子ｂ１は絶縁回路６１，６３及び電流アンプ３１，３２の接地端子に接続され、二次側の端子ｂ２は電圧アンプ４１，４２の接地端子に接続されている。
この実施形態でも、電流アンプ３１，３２のゲインＫＩ及び電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶは、多回転可変抵抗やプログラマブル抵抗モジュールによって任意に設定可能である。
【００４７】
図５に示した一次側と二次側との線間電圧比が１：ｎの理想三相Δ−Δトランス８０を図６の模擬回路で実現する場合に、電流アンプ３１，３２のゲインＫＩ及び電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶと電圧、電流との関係は、数式１５〜数式１８のようになる。
【００４８】
【数１５】
2004207974.tif 000017
【００４９】
【数１６】
2004207974.tif 000018
【００５０】
【数１７】
2004207974.tif 000019
【００５１】
【数１８】
2004207974.tif 000020
【００５２】
数式１５を数式１１に、数式１６を数式１２に、数式１７を数式１３に、数式１８を数式１４に各々代入すると、数式１９が得られる。
【００５３】
【数１９】
2004207974.tif 000021
【００５４】
従って、図５の理想三相Δ−Δトランス８０を図６の模擬回路で実現するためには、電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶ＝ｎ、電流アンプ３１，３２のゲインＫＩ＝ｎに設定すれば良いことが判る。
なお、図６の回路構成により、実際の三相Δ−Δトランスと同様に、一次側の零相電流Ｉ０及び二次側の零相電流Ｉ０が零となることは自明である。
上記のように、図６に示した模擬回路を構成して各ゲインＫＶ，ＫＩを変圧比に応じて設定することにより、所望の変圧比を有する理想的な三相Δ−Δトランスを実現することが可能である。
【００５５】
次に、図７，図８に基づいて、三相Ｙ−Δ型電子トランスに関する第４実施形態につき述べる。
図７は実際の理想的な三相Ｙ−Δトランスの回路図を示しており、この理想三相Ｙ−Δトランス９０において、ａ１，ｂ１，ｃ１は一次側端子、ａ２，ｂ２，ｃ２は二次側端子、Ｎ１は一次側の中性点端子である。
【００５６】
いま、一次側のａ相，ｂ相，ｃ相の相電圧を各々Ｅａ１，Ｅｂ１，Ｅｃ１とし、各相の線電流をＩａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１とする。また、二次側の端子ａ２，ｂ２間の線間電圧をＥａ２ｂ２、端子ｃ２，ｂ２間の線間電圧をＥｃ２ｂ２、各相の線電流をＩａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２とする。
ここで、トランスの一次側と二次側との線間電圧の比を１：ｎとすると、Ｅａ１とＥａ２ｂ２、及び、Ｅｂ１とＥｃ２ｂ２との間には、以下の数式２０、数式２１が成り立つ。
【００５７】
【数２０】
2004207974.tif 000022
【００５８】
【数２１】
2004207974.tif 000023
【００５９】
次に、電流関係式を求める。図７の二次側のΔ結線に誘起される電流を各々Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとすると、以下の数式２２〜２７が成り立つ。
【００６０】
【数２２】
2004207974.tif 000024
【００６１】
【数２３】
2004207974.tif 000025
【００６２】
【数２４】
2004207974.tif 000026
【００６３】
【数２５】
2004207974.tif 000027
【００６４】
【数２６】
2004207974.tif 000028
【００６５】
【数２７】
2004207974.tif 000029
【００６６】
更に、ここで一次側（Ｙ結線側）には零相電流Ｉ０は流れないと仮定すると、数式２８が成り立つ。
【００６７】
【数２８】
2004207974.tif 000030
【００６８】
数式２２〜数式２８を用いて、Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１とＩａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２との関係を求めると、数式２９〜数式３１が得られる。
【００６９】
【数２９】
2004207974.tif 000031
【００７０】
【数３０】
2004207974.tif 000032
【００７１】
【数３１】
2004207974.tif 000033
【００７２】
従って、上記数式２０，数式２１及び数式２９〜数式３１の関係を満たすような等価的な模擬回路をアナログ電子回路で構成すれば良く、本実施形態では、図８に示す回路によって理想三相Ｙ−Δトランス９０の模擬回路を構成する。
【００７３】
すなわち、図８において、３１〜３３はゲインＫＩを有する電流アンプ、４１，４２は各々ゲインＫＶ１，ＫＶ２を有する電圧アンプ、５１〜５３は電流検出手段、６１，６２，６７〜６９は絶縁回路、１０１〜１０３は加算器であり、トランスの二次側の各相の線電流Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２を電流検出手段５１〜５３により検出すると共に、これらの電流検出信号を各相ごとに絶縁回路６７〜６９にて絶縁し、２つの相の電流検出信号を加算器１０１〜１０３により減算し、一次側に設けた電流アンプ３１〜３３に電流指令値としてそれぞれ入力する。
【００７４】
また、一次側の相電圧Ｅａ１，Ｅｂ１を検出し、これらの電圧検出信号を絶縁回路６１，６２によりそれぞれ絶縁して二次側の電圧アンプ４１，４２に電圧指令値としてそれぞれ入力する構成となっている。
なお、電流アンプ３１〜３３は一次側の中性点端子Ｎ１と共に一括して接地され、また、電圧アンプ４１，４２の接地端子は二次側の端子ｂ２に接続されている。
【００７５】
この実施形態でも、電流アンプ３１〜３３のゲインＫＩ及び電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶ１，ＫＶ２は、多回転可変抵抗やプログラマブル抵抗モジュールによって任意に設定可能である。
【００７６】
前記数式２０、数式２１及び数式２９〜数式３１から、電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶ１，ＫＶ２及び電流アンプ３１〜３３のゲインＫＩと電圧比ｎとの関係は、数式３２のようになる。
【００７７】
【数３２】
2004207974.tif 000034
【００７８】
よって、図７に示した理想三相Ｙ−Δトランス９０を図８の模擬回路で実現するためには、電圧アンプ４１，４２のゲインＫＶ１，ＫＶ２及び電流アンプ３１〜３３のゲインＫＩを数式３２のように設定すれば良いことが判る。但し、図８の模擬回路は「Ｙ結線側の零相電流Ｉ０＝０」の仮定が成立した場合についてのみ、成り立つことに留意する必要がある。
上記のように、図８の模擬回路を構成して各ゲインＫＶ１，ＫＶ２，ＫＩを変圧比に応じて設定することにより、所望の変圧比を有する理想的な三相Ｙ−Δトランスを実現することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、鉄心や銅巻線を用いずに、少数の可変ゲイン付き電流アンプ、同電圧アンプ、絶縁手段、電圧・電流検出手段等を使用するだけで、所望の変圧比を有する単相型、三相Ｙ−Ｙ型、三相Δ−Δ型、三相Ｙ−Δ型の電子トランスを容易に実現することができ、トランスモデルの構成の簡略化、小型軽量化に寄与することができる。特に、電流アンプ及び電圧アンプのゲイン変更によってトランスの変圧比を任意に変更可能であるため、きわめて使い勝手が良い。
更に本発明によれば、電力系統用アナログシミュレータの精度向上も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】理想単相トランスの回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態による単相型電子トランスの回路図である。
【図３】理想三相Ｙ−Ｙトランスの回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態による三相Ｙ−Ｙ型電子トランスの回路図である。
【図５】理想三相Δ−Δトランスの回路図である。
【図６】本発明の第３実施形態による三相Δ−Δ型電子トランスの回路図である。
【図７】理想三相Ｙ−Δトランスの回路図である。
【図８】本発明の第４実施形態による三相Ｙ−Δ型電子トランスの回路図である。
【図９】従来のトランスモデルの構成図である。
【符号の説明】
１０：理想単相トランス
１１：一次巻線
２１：二次巻線
３１〜３３：可変ゲイン付き電流アンプ
４１〜４３：可変ゲイン付き電圧アンプ
５１〜５３：電流検出手段
６１〜６９：絶縁回路
７０：理想三相Ｙ−Ｙトランス
８０：理想三相Δ−Δトランス
９０：理想三相Ｙ−Δトランス
１０１，１０２：加算器
ａ１，ｂ１，ｃ１：一次側端子
ａ２，ｂ２，ｃ２：二次側端子
Ｎ１，Ｎ２：中性点側端子
【図１】
2004207974.tif 000035
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004207974.tif 000039
【図６】
2004207974.tif 000040
【図７】
2004207974.tif 000041
【図８】
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【図９】
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