JP2009206276A - Power supply circuit for superconducting coil - Google Patents
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Description
本発明は、超電導コイル用電源回路に関するものである。 The present invention relates to a power supply circuit for a superconducting coil.
超電導(超電気伝導)コイルには、通常のコイルと比較して抵抗値が極めて小さく、インダクタンスが大きいという特徴がある。例えば、リフティングマグネットやサイクロトロンに使用される通常のコイルのインダクタンスはそれぞれ数ヘンリー、数十ミリヘンリーであるが、同等の性能を有する超電導コイルのインダクタンスは数百ヘンリーである。したがって、超電導コイルに電流を供給する際には、このように高いインダクタンスに配慮する必要がある。 A superconducting (superconducting) coil is characterized by an extremely small resistance and a large inductance compared to a normal coil. For example, the inductance of a normal coil used in a lifting magnet or a cyclotron is several henry and several tens of millihenry, respectively, while the inductance of a superconducting coil having equivalent performance is several hundred henry. Therefore, it is necessary to consider such a high inductance when supplying a current to the superconducting coil.
すなわち、仮に超電導コイルのインダクタンスを10ヘンリーとし、電流供給を停止する際に要求される電流変化率が−1アンペア毎秒である場合、この電流変化率でもって電流供給を停止するためには超電導コイルの両端に−10[V]を印加するとよい。しかし、このときコイル電流は最終的にゼロになるまで正方向に流れる。このように、超電導コイルを駆動する際には、負荷の殆どがインダクタンスであるため、コイル電流の向きが正方向であっても負電圧を印加しなければコイル電流を減らすことはできない。なお、同じ割合でコイル電流を増加させるには、超電導コイルの両端に10[V]を印加するとよい。また、コイル電流量を一定としたい場合には、超電導コイルの両端電圧を0[V]とするとよい。 That is, if the inductance of the superconducting coil is 10 Henry and the current change rate required when stopping the current supply is -1 ampere per second, in order to stop the current supply with this current change rate, the superconducting coil It is preferable to apply −10 [V] to both ends. However, at this time, the coil current flows in the positive direction until it finally becomes zero. Thus, when driving the superconducting coil, since most of the load is inductance, the coil current cannot be reduced unless a negative voltage is applied even if the direction of the coil current is positive. In order to increase the coil current at the same rate, 10 [V] may be applied to both ends of the superconducting coil. In addition, when the coil current amount is desired to be constant, the voltage across the superconducting coil is preferably set to 0 [V].
現在、超電導コイルに対するこのような電力制御を実現するために、超電導コイルに対して正電圧を提供するためのレギュレータ回路と、負電圧を提供するための別のレギュレータ回路とを有する両極性電源が使用されている。一例としては、正電圧用レギュレータ回路としてサイリスタ整流回路やスイッチングレギュレータを使用し、負電圧用レギュレータ回路としてトランジスタドロッパ回路を使用したものがある。 Currently, to achieve such power control for a superconducting coil, a bipolar power supply having a regulator circuit for providing a positive voltage to the superconducting coil and another regulator circuit for providing a negative voltage is provided. in use. As an example, a thyristor rectifier circuit or a switching regulator is used as a positive voltage regulator circuit, and a transistor dropper circuit is used as a negative voltage regulator circuit.
なお、超電導コイルへの電力制御を行う回路が記載された先行技術文献としては、以下の特許文献1及び2がある。
しかしながら、両極性電源を実現するために正電圧用レギュレータ回路及び負電圧用レギュレータ回路といった2つのレギュレータ回路を使用すると、電源の構成が複雑になってしまう。 However, if two regulator circuits such as a positive voltage regulator circuit and a negative voltage regulator circuit are used to realize a bipolar power supply, the configuration of the power supply becomes complicated.
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって超電導コイル用の両極性電源を実現できる超電導コイル用電源回路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 problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting coil power circuit capable of realizing a bipolar power source for a superconducting coil with a simple configuration.
上記した課題を解決するために、本発明による超電導コイル用電源回路は、超電導コイルに両極性の直流電源電圧を供給するための超電導コイル用電源回路であって、単一極性の直流電源電圧を出力する直流電源部と、直流電源部と超電導コイルとの間に順方向接続され、単一極性の直流電源電圧を電圧降下作用により両極性に変換して超電導コイルに提供するダイオードとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a superconducting coil power supply circuit according to the present invention is a superconducting coil power supply circuit for supplying a bipolar power supply voltage to a superconducting coil. A DC power supply unit that outputs power and a diode that is forward-connected between the DC power supply unit and the superconducting coil, converts a single-polarity DC power supply voltage into both polarities by a voltage drop action, and provides the diode to the superconducting coil. It is characterized by.
この超電導コイル用電源回路は、単一極性の直流電源電圧を出力する直流電源部と超電導コイルとの間に順方向接続されたダイオードを備えており、このダイオードの電圧降下作用によって、単一極性の直流電源電圧を両極性に変換して超電導コイルに提供する。例えば、ダイオードの降下電圧を+11[V]とした場合、超電導コイルに+10[V]の電圧を供給したいときには直流電源電圧を+21[V]とすればよく、超電導コイルに−10[V]の電圧を供給したいときには直流電源電圧を+1[V]とすればよい。このように、上記した超電導コイル用電源回路によれば、単一極性の直流電源電圧を出力する一つの直流電源部と、ダイオードという単純な電気素子とを用いて両極性の電源電圧を超電導コイルに提供することができるので、簡易な構成によって超電導コイル用の両極性電源を実現できる。 This superconducting coil power supply circuit includes a diode connected in the forward direction between a DC power supply unit that outputs a DC power supply voltage of a single polarity and the superconducting coil. The DC power supply voltage is converted to bipolar and provided to the superconducting coil. For example, when the voltage drop of the diode is +11 [V], when it is desired to supply +10 [V] to the superconducting coil, the DC power supply voltage may be set to +21 [V], and −10 [V] to the superconducting coil. When it is desired to supply a voltage, the DC power supply voltage may be set to +1 [V]. As described above, according to the power supply circuit for a superconducting coil described above, a bipolar power supply voltage can be supplied to a superconducting coil by using a single DC power supply unit that outputs a single-polarity DC power supply voltage and a simple electric element called a diode. Therefore, a bipolar power supply for a superconducting coil can be realized with a simple configuration.
また、超電導コイル用電源回路は、ダイオードに対し並列に接続されたスイッチを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、ダイオードによる電圧降下が不要なとき、例えばコイル電流を増加させる際やコイル電流を一定に保つ際に、上記スイッチを閉じることによりダイオードを迂回するようにコイル電流を流すことができ、上記ダイオードによる電圧降下を好適に回避できる。 The superconducting coil power supply circuit may further include a switch connected in parallel to the diode. As a result, when a voltage drop due to the diode is unnecessary, for example, when increasing the coil current or keeping the coil current constant, the coil current can be made to bypass the diode by closing the switch. A voltage drop due to the diode can be preferably avoided.
また、超電導コイル用電源回路は、直流電源部の一方の極と超電導コイルの一端とを接続する第1の電流経路と、直流電源部の他方の極と超電導コイルの他端とを接続する第2の電流経路と、第1の電流経路と第2の電流経路とを接続してコイル電流を還流させる第3の電流経路とを備え、ダイオードは、第1及び第3の電流経路の接続点と超電導コイルの一端との間、及び第2及び第3の電流経路の接続点と超電導コイルの他端との間のうち少なくとも一方に接続されていることを特徴としてもよい。このように第1〜第3の電流経路を有する超電導コイル用電源回路においては、超電導コイルの両端電圧をゼロより大きい或る電圧値とし、第1及び第2の電流経路を介して超電導コイルにコイル電流を供給する第1の動作と、超電導コイルの両端電圧をゼロに近づけ、第3の電流経路を介して超電導コイルにコイル電流を還流させる第2の動作とを、PWM方式などにより任意に組み合わせてコイル電流の増減率を好適に制御できる。そして、このような回路構成において、第1及び第3の電流経路の接続点と超電導コイルの一端との間、及び第2及び第3の電流経路の接続点と超電導コイルの他端との間のうち少なくとも一方に上記ダイオードが接続されることにより、コイル電流を減少させる際の第1及び第2の動作の双方においてコイル電流がダイオードを通過するようにし、コイル電流の減少率を好適に制御できる。 In addition, the superconducting coil power supply circuit connects a first current path connecting one pole of the DC power supply unit and one end of the superconducting coil, and a first current path connecting the other pole of the DC power supply unit and the other end of the superconducting coil. Two current paths, a third current path for connecting the first current path and the second current path to return the coil current, and the diode is a connection point of the first and third current paths. And one end of the superconducting coil, and at least one of a connection point between the second and third current paths and the other end of the superconducting coil. Thus, in the superconducting coil power supply circuit having the first to third current paths, the voltage across the superconducting coil is set to a certain voltage value greater than zero, and the superconducting coil is connected to the superconducting coil via the first and second current paths. A first operation for supplying a coil current and a second operation for returning the coil current to the superconducting coil through the third current path by making the voltage across the superconducting coil close to zero are arbitrarily set by a PWM method or the like. The increase / decrease rate of the coil current can be suitably controlled in combination. In such a circuit configuration, between the connection point of the first and third current paths and one end of the superconducting coil, and between the connection point of the second and third current paths and the other end of the superconducting coil. By connecting the diode to at least one of them, the coil current passes through the diode in both the first and second operations when the coil current is reduced, and the rate of reduction of the coil current is suitably controlled. it can.
また、超電導コイル用電源回路は、超電導コイルへ提供される両極性の直流電源電圧が±V1[V](V1>0)の範囲内であり、ダイオードの降下電圧VFの絶対値がV1[V]以上であることを特徴としてもよい。これにより、超電導コイルにV1[V]の電圧を供給したいときには直流電源部から出力される単一極性の直流電源電圧を(VF+V1)[V]とし、超電導コイルに−V1[V]の電圧を供給したいときには直流電源部から出力される単一極性の直流電源電圧を(VF−V1)[V]とすればよく、超電導コイル用の両極性電源を好適に実現できる。 In the superconducting coil power supply circuit, the bipolar DC power supply voltage provided to the superconducting coil is within a range of ± V 1 [V] (V 1 > 0), and the absolute value of the diode drop voltage VF is V It may be characterized by being 1 [V] or more. Accordingly, when it is desired to supply the voltage V 1 [V] to the superconducting coil, the single polarity DC power supply voltage output from the DC power supply unit is (VF + V 1 ) [V], and −V 1 [V] is applied to the superconducting coil. When a single-polarity DC power supply voltage output from the DC power supply unit is set to (VF−V 1 ) [V], a bipolar power supply for a superconducting coil can be suitably realized.
本発明による超電導コイル用電源回路によれば、簡易な構成によって超電導コイル用の両極性電源を実現できる。 According to the power supply circuit for a superconducting coil according to the present invention, a bipolar power supply for the superconducting coil can be realized with a simple configuration.
以下、添付図面を参照しながら本発明による超電導コイル用電源回路の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of a power supply circuit for a superconducting coil according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明による超電導コイル用電源回路の一実施形態の構成を示す回路図である。図1を参照すると、本実施形態による超電導コイル用電源回路1は、超電導コイル2に両極性の直流電源電圧を供給するための回路であって、直流電源部3、複数のダイオード4、スイッチ5、コンデンサ6、正側電源ライン7、負側電源ライン8、還流ライン9、インダクタ10a及び10b、並びにフィルタ11を備えている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a power supply circuit for a superconducting coil according to the present invention. Referring to FIG. 1, the superconducting coil power supply circuit 1 according to the present embodiment is a circuit for supplying a bipolar DC power supply voltage to the
超電導コイル2は主に電磁石に利用され、例えばリフティングマグネットとして使用される。超電導コイル2は例えばニオブチタンといった超電導材料からなる配線が巻回されて成り、その抵抗値は例えば常温で2000[Ω]/60000[m]であり、超電導状態で0[Ω]である。また、インダクタンスは例えば100[H]〜200[H]である。超電導コイル2は、その一端2aに超電導コイル用電源回路1の一方の出力端1aが電気的に接続され、その他端2bに超電導コイル用電源回路1の他方の出力端1bが電気的に接続されることにより、超電導コイル用電源回路1から双極性の直流電源電圧Vbを受ける。
The
直流電源部3は、単一極性の直流電源電圧Va(≧0)を出力する。直流電源部3は、例えば三相交流電源から供給された交流電源電圧を変換することにより、直流電源電圧Vaを生成する。このような直流電源部3は、例えば複数のダイオードによるブリッジ回路により三相全波整流を行うことで好適に実現される。或いは、直流電源部3は、サイリスタを用いた純ブリッジ回路や、ダイオード及びサイリスタを用いた混合ブリッジ回路によって構成されてもよい。直流電源部3は、正側出力端3a及び負側出力端3bを有しており、生成した直流電源電圧Vaを正側出力端3aと負側出力端3bとの間に提供する。
The DC
正側電源ライン7は、直流電源部3の一方の極(プラス側端子)と超電導コイル2の一端とを電気的に接続する第1の電流経路である。正側電源ライン7上には、直流電源部3から超電導コイル2へ向かってインダクタ10a、複数のダイオード4、及びフィルタ11の一方のコイルがこの順に接続されている。また、負側電源ライン8は、直流電源部3の他方の極(マイナス側端子)と超電導コイル2の他端とを電気的に接続する第2の電流経路である。負側電源ライン8上には、直流電源部3から超電導コイル2へ向かってインダクタ10b、及びフィルタ11の他方のコイルがこの順に直列接続されている。
The positive
還流ライン9は、正側電源ライン7と負側電源ライン8とを接続してコイル電流を還流させるための第3の電流経路である。還流ライン9の一端は、正側電源ライン7における直流電源部3とインダクタ10aとの接続点と電気的に接続されており(接続点N1)、還流ライン9の他端は、負側電源ライン8における直流電源部3とインダクタ10bとの接続点と電気的に接続されている(接続点N2)。還流ライン9には還流ダイオード(フライホイールダイオード)12が設けられており、還流ダイオード12は、接続点N1側をカソード、接続点N2側をアノードとして接続されている。
The return line 9 is a third current path for connecting the
複数のダイオード4は、直流電源部3と超電導コイル2との間に順方向接続され、単一極性の直流電源電圧Vaを電圧降下作用により両極性の直流電源電圧Vbに変換して超電導コイル2に提供するための電気素子である。本実施形態では、複数のダイオード4が、直流電源部3側をアノードとし、超電導コイル2側をカソードとして正側電源ライン7上に直列に接続されている。また、本実施形態では、複数のダイオード4が、正側電源ライン7及び還流ライン9の接続点N1と超電導コイル2の一端2aとの間に接続されている。複数のダイオード4は、例えば1個当たりの降下電圧が0.6[V]であり、複数のダイオード4全体で10[V]以上の電圧降下を得たい場合には、ダイオード4が17個以上直列に接続される。
The plurality of
そして、例えばダイオードの降下電圧を+11[V]とした場合、超電導コイル2に+10[V]の直流電源電圧Vbを供給したいときには直流電源電圧Vaを+21[V]とすればよく、超電導コイル2に−10[V]の直流電源電圧Vbを供給したいときには直流電源電圧Vaを+1[V]とすればよい。すなわち、超電導コイル2へ提供したい両極性の直流電源電圧Vbが±V1[V](V1>0)の範囲内である場合に、複数のダイオード4の降下電圧の絶対値をV1[V]以上とすればよい。この場合、超電導コイル2にV1[V]の直流電源電圧Vbを供給したいときには直流電源部3から出力される直流電源電圧Vaを(VF+V1)[V]とし、超電導コイル2に−V1[V]の直流電源電圧Vbを供給したいときには直流電源部3から出力される直流電源電圧Vaを(VF−V1)[V]とすることにより、超電導コイル用の両極性電源を好適に実現できる。
For example, when the voltage drop of the diode is +11 [V], when it is desired to supply the DC power supply voltage Vb of +10 [V] to the
なお、本実施形態では複数のダイオード4が正側電源ライン7及び還流ライン9の接続点N1と超電導コイル2の一端2aとの間に接続されているが、この複数のダイオードは、負側電源ライン8及び還流ライン9の接続点N2と超電導コイル2の他端2bとの間に接続されてもよい。この場合、複数のダイオードは、超電導コイル2側をアノードとし、直流電源部3側をカソードとして負側電源ライン8上に直列に接続される。また、本実施形態では直流電源部3と超電導コイル2との間に複数のダイオード4が接続されているが、複数に限らず単一のダイオード4のみが接続された形態でもよい。
In the present embodiment, the plurality of
スイッチ5は、複数のダイオード4のうち一部のダイオード4に対し並列に(すなわち、他のダイオード4に対しては直列に)接続された機械的スイッチである。超電導コイル用電源回路1を動作させる際に、複数のダイオード4による電圧降下が不要なとき又は低減させたいときがある。例えば、コイル電流を増加させる場合や、コイル電流を一定に保ちたい場合である。このような場合に、スイッチ5を閉じることによって全部又は一部のダイオード4を迂回するようにコイル電流を流すことができ、ダイオード4による電圧降下を好適に回避・低減できる。
The
以上の構成を備える超電導コイル用電源回路1の動作について説明する。図2(a)は、超電導コイル2に流れるコイル電流の時間変化を示すグラフである。また、図2(b)は、超電導コイル2の両端2a、2bに印加される直流電源電圧Vbの時間変化を示すグラフである。超電導コイル用電源回路1の動作は、図2(a)及び図2(b)に示すように、コイル電流を増加させる期間A、コイル電流を一定に維持する期間B、及びコイル電流を減少させる期間Cからなる。
The operation of the superconducting coil power supply circuit 1 having the above configuration will be described. FIG. 2A is a graph showing the change over time of the coil current flowing through the
期間Aにおいて、超電導コイル用電源回路1は、図2(b)に示すように正の所定電圧V1[V]を超電導コイル2の両端2a、2bに印加する。ここで、コイルに印加される両端電圧Vとコイル電流Iとの間には、一般に以下の関係がある。
但し、Lはコイルのインダクタンス、tは時間、Rはコイルの抵抗値である。
In the period A, the superconducting coil power supply circuit 1 applies a positive predetermined voltage V 1 [V] to both ends 2 a and 2 b of the
Here, L is the inductance of the coil, t is the time, and R is the resistance value of the coil.
超電導コイルの場合は抵抗値が無視できるほど小さいため、両端電圧Vは上記(1)式の右辺第一項のみによって近似できる。したがって、超電導コイル2の両端2a、2bに正の所定電圧V1[V]を印加すると、V1/L1(L1:超電導コイル2のインダクタンス)を比例係数とする一定の変化率でもってコイル電流が増加する(図2(a)参照)。なお、この期間Aにおいては、スイッチ5を閉じることによりコイル電流に複数のダイオード4の一部を迂回させることが好ましい。複数のダイオード4における電圧降下が大きいと、余計な電力消費及び発熱を生じるからである。また、複数のダイオード4の一部のみ迂回させることとしたのは、回路の時定数τ(=L/R)を抑えることで電流制御を容易にするためであり、場合によっては複数のダイオード4の全部を迂回させてもよい(すなわち、スイッチ5を、複数のダイオード4の全部に対して並列に接続してもよい)。
In the case of a superconducting coil, since the resistance value is so small that it can be ignored, the voltage V between both ends can be approximated only by the first term on the right side of the above equation (1). Therefore, when a positive predetermined voltage V 1 [V] is applied to both
上記のようにコイル電流の変化率はV1/L1によって定まるが、超電導コイル2の両端電圧をPWM方式により制御することでこの変化率を任意の大きさに変えることもできる。すなわち、超電導コイル2の両端電圧をV1とし、直流電源部3、正側電源ライン7、超電導コイル2、負側電源ライン8、及び直流電源部3の順にコイル電流(図1に示した矢印I1)を流す第1の動作と、超電導コイル2の両端電圧をゼロに近づけ、超電導コイル2、負側電源ライン8、還流ライン9、正側電源ライン7、及び超電導コイル2の順にコイル電流(図1に示した矢印I2)を還流させる第2の動作とを交互に行いつつ各動作の時間幅を制御することで、実効的なコイル電流の変化率を好適に制御できる。
As described above, the rate of change of the coil current is determined by V 1 / L 1 , but this rate of change can be changed to an arbitrary level by controlling the voltage across the
次に、図2(a)に示すように、コイル電流の大きさが所定値Iaに達すると期間Bへ移る。期間Bにおいて、超電導コイル用電源回路1は、超電導コイル2の両端電圧をゼロとすることでコイル電流を一定値Iaに維持する。この期間Bにおいては、余計な電力消費を防ぐため、スイッチ5を閉じることによりコイル電流に複数のダイオード4の一部を迂回させるとよい。
Next, as shown in FIG. 2A, when the magnitude of the coil current reaches a predetermined value Ia, the period B is started. In the period B, the superconducting coil power supply circuit 1 maintains the coil current at a constant value Ia by setting the voltage across the
続いて、超電導コイル用電源回路1は、コイル電流をゼロになるまで減少させる動作へ移る(期間C)。期間Bにおいて、超電導コイル用電源回路1は、図2(b)に示すように負の所定電圧−V1[V]を超電導コイル2の両端2a、2bに印加する。超電導コイル2の両端2a、2bに負の所定電圧−V1[V]を印加すると、−V1/L1を比例係数とする一定の変化率でもってコイル電流が減少する(図2(a)参照)。この期間Cにおいては、スイッチ5を開くことによりコイル電流に複数のダイオード4を通過させ、複数のダイオード4における電圧降下によって負の所定電圧−V1[V]を生成する。
Subsequently, the superconducting coil power supply circuit 1 moves to an operation of reducing the coil current to zero (period C). In period B, the superconducting coil power supply circuit 1 applies a negative predetermined voltage −V 1 [V] to both ends 2 a and 2 b of the
なお、期間Cにおいても、期間Aと同様に超電導コイル2の両端電圧をPWM方式により制御してもよい。すなわち、超電導コイル2の両端電圧を−V1とし、直流電源部3、正側電源ライン7(複数のダイオード4を含む)、超電導コイル2、負側電源ライン8、及び直流電源部3の順にコイル電流を流す第1の動作と、超電導コイル2の両端電圧をゼロに近づけ、超電導コイル2、負側電源ライン8、還流ライン9、正側電源ライン7(複数のダイオード4を含む)、及び超電導コイル2の順にコイル電流を還流させる第2の動作とを交互に行いつつ各動作の時間幅を制御することで、実効的なコイル電流の変化率を好適に制御できる。
In the period C, the voltage across the
本実施形態に係る超電導コイル用電源回路1が奏する効果についてまとめると、以下のとおりである。超電導コイル2を流れるコイル電流を減少させる際には、その負荷の殆どがインダクタンスであるため、コイル電流とは逆極性の電圧を印加しなければならない。そして、従来より存在する超電導コイル用電源回路は、超電導コイルに対して正電圧を提供するためのレギュレータ回路と、負電圧を提供するための別のレギュレータ回路とを備えているが、このように2つのレギュレータ回路を設けると構成が複雑になってしまうという問題がある。
It is as follows when the effect which power supply circuit 1 for superconducting coils concerning this embodiment has is put together. When reducing the coil current flowing through the
これに対し、本実施形態に係る超電導コイル用電源回路1は、単一極性の直流電源電圧Vaを出力する直流電源部3と、直流電源部3と超電導コイル2との間に順方向接続された複数(または単一でもよい)のダイオード4とを備えており、ダイオードの電圧降下作用により単一極性の直流電源電圧Vaを両極性に変換して超電導コイル2に提供している。すなわち、直流電源部3は単一極性であるため一つのレギュレータ回路によって構成でき、超電導コイル用電源回路1ではこの直流電源部3にダイオードという単純な電気素子を付加することでコイル電流とは逆極性の電源電圧を実現している。したがって、本実施形態に係る超電導コイル用電源回路1によれば、従来の回路と比較してより簡易な構成でもって超電導コイル用の両極性電源を実現できる。
On the other hand, the superconducting coil power supply circuit 1 according to the present embodiment is forward-connected between the DC
なお、ダイオードに変えて例えば抵抗素子を設けることによっても電圧降下を実現できるが、抵抗素子のように電流に応じて降下電圧が変化するような素子では、図2(a)に示したようにコイル電流の減少率を一定に維持することは困難である。すなわち、コイル電流の低下に従って電圧降下も小さくなってしまうので、コイル電流が小さくなってから完全にゼロとなるまでに長時間を要してしまう。また、この時間の短縮を図って抵抗値を大きくすると、コイル電流の低下を開始した直後に過大な電圧降下が発生してコイル電流が急激に低下してしまう。本実施形態に係る超電導コイル用電源回路1によれば、電圧降下が略一定であるダイオードを用いることによってコイル電流の減少率を一定に維持するので、コイル電流の減少を開始した直後、およびコイル電流が十分に小さくなってから完全にゼロとなるまでの期間の双方において、コイル電流を好適に減少させることができる。 Although a voltage drop can also be realized by providing a resistance element instead of a diode, for an element such as a resistance element whose drop voltage changes according to the current, as shown in FIG. It is difficult to keep the reduction rate of the coil current constant. That is, as the coil current decreases, the voltage drop also decreases. Therefore, it takes a long time until the coil current becomes zero after the coil current decreases. Further, if the resistance value is increased by shortening this time, an excessive voltage drop occurs immediately after the start of the decrease of the coil current, and the coil current is rapidly decreased. According to the superconducting coil power supply circuit 1 according to the present embodiment, since the reduction rate of the coil current is kept constant by using a diode having a substantially constant voltage drop, immediately after the start of the reduction of the coil current and the coil The coil current can be suitably reduced in both the period from when the current becomes sufficiently small until it becomes completely zero.
本発明による超電導コイル用電源回路は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では第1及び第2の電流経路(正側電源ライン7、負側電源ライン8)に加えて第3の電流経路(還流ライン9)を備える構成を例示したが、第3の電流経路を備えない構成であっても、本発明の効果を好適に得ることができる。
The superconducting coil power supply circuit according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the configuration including the third current path (return line 9) in addition to the first and second current paths (positive
Va…単一極性の直流電源電圧、Vb…両極性の直流電源電圧、1…超電導コイル用電源回路、2…超電導コイル、3…直流電源部、3a…正側出力端、3b…負側出力端、4…ダイオード、5…スイッチ、6…コンデンサ、7…正側電源ライン、8…負側電源ライン、9…還流ライン、10a,10b…インダクタ、11…フィルタ、12…還流ダイオード。
Va: Single polarity DC power supply voltage, Vb: Bipolar DC power supply voltage, 1 ... Superconducting coil power supply circuit, 2 ... Superconducting coil, 3 ... DC power supply unit, 3a ... Positive side output terminal, 3b ... Negative side output Terminal: 4 ...
Claims (4)
単一極性の直流電源電圧を出力する直流電源部と、
前記直流電源部と前記超電導コイルとの間に順方向接続され、前記単一極性の直流電源電圧を電圧降下作用により両極性に変換して前記超電導コイルに提供するダイオードと
を備えることを特徴とする、超電導コイル用電源回路。 A power supply circuit for a superconducting coil for supplying a bipolar DC power supply voltage to the superconducting coil,
A DC power supply unit that outputs a single polarity DC power supply voltage;
A diode that is forward-connected between the DC power supply unit and the superconducting coil, and converts the single-polarity DC power supply voltage into a bipolar polarity by a voltage drop action and provides the diode to the superconducting coil. A superconducting coil power supply circuit.
前記直流電源部の他方の極と前記超電導コイルの他端とを接続する第2の電流経路と、
前記第1の電流経路と前記第2の電流経路とを接続してコイル電流を還流させる第3の電流経路と
を備え、
前記ダイオードは、前記第1及び第3の電流経路の接続点と前記超電導コイルの一端との間、及び前記第2及び第3の電流経路の接続点と前記超電導コイルの他端との間のうち少なくとも一方に接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の超電導コイル用電源回路。 A first current path connecting one pole of the DC power supply unit and one end of the superconducting coil;
A second current path connecting the other pole of the DC power supply unit and the other end of the superconducting coil;
A third current path for connecting the first current path and the second current path to recirculate the coil current;
The diode is connected between the connection point of the first and third current paths and one end of the superconducting coil, and between the connection point of the second and third current paths and the other end of the superconducting coil. The power supply circuit for a superconducting coil according to claim 1, wherein the power supply circuit is connected to at least one of them.
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JPH0799778A (en) * | 1993-09-24 | 1995-04-11 | Origin Electric Co Ltd | Dc power source device |
JPH07235412A (en) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | Superconducting magnet device |
JP2007026814A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Ohmic-heating device |
-
2008
- 2008-02-27 JP JP2008046555A patent/JP2009206276A/en active Pending
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