JP2592523B2 - Power supply control device - Google Patents
Power supply control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電源装置の制御装置にかかり、詳しくは、例
えばシンクロトロンの電磁石用電源のように比較的高圧
かつ大容量で高精度が要求される電源装置の制御装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to a control device of a power supply device. More specifically, a relatively high voltage, a large capacity, and high accuracy are required, for example, a power supply for an electromagnet of a synchrotron. The present invention relates to a control device for a power supply device.
（従来の技術） 従来この種の電源装置として、第２図に示す如く電源
部100及び200を直列接続した構成のものが知られてい
る。なお、同図において300はコイル等の負荷を示して
いる。ここで、電源部100は出力電圧ELの大部分を供給
できる高圧電源部であるが、所要の出力精度は有してい
ない。一方、電源部200は、低出力であり、かつ電圧制
御範囲が比較的狭いが高精度制御が可能であり、出力精
度はこの電源部200により達成されるようになってい
る。すなわち、電源部100に粗調の電圧制御（出力電圧E
1）、電源部200に微調の電圧制御（出力電圧E2）を行わ
せることにより、高圧かつ高精度な電源を実現してい
る。(Prior Art) Conventionally, as this type of power supply device, there is known a configuration in which power supply units 100 and 200 are connected in series as shown in FIG. Note that in the figure, reference numeral 300 denotes a load such as a coil. Here, the power supply unit 100 is a high voltage power source capable of supplying a large part of the output voltage E L, the required output accuracy does not. On the other hand, the power supply unit 200 has a low output and a relatively narrow voltage control range, but can perform high-precision control. The output accuracy is achieved by the power supply unit 200. That is, the coarse adjustment voltage control (output voltage E
1 ) A high-voltage and high-precision power supply is realized by causing the power supply unit 200 to perform fine adjustment voltage control (output voltage E 2 ).
次に、第３図はこの種の電源装置の具体例を示してい
る。同図において100,200は前記電源部であり、まず、
高圧電源部100は、交流電源に接続された入力トランス1
01とサイリスタ整流器102とから構成されている。ま
た、低圧電源部200は、交流電源に接続された入力トラ
ンス201と、ダイオード整流器202と、直流中間コンデン
サ203と、トランジスタチョッパ204とから構成されてい
る。Next, FIG. 3 shows a specific example of this type of power supply device. In the figure, 100 and 200 are the power supply units.
The high-voltage power supply unit 100 includes an input transformer 1 connected to an AC power supply.
01 and a thyristor rectifier 102. The low-voltage power supply unit 200 includes an input transformer 201 connected to an AC power supply, a diode rectifier 202, a DC intermediate capacitor 203, and a transistor chopper 204.
このような電源構成により、サイリスタ整流器102が
必要な電圧ELの大部分を出力して電圧のベースを作り、
一方、サイリスタ整流器102に比べてはるかに高い周波
数でスイッチングされるトランジスタチョッパ204によ
り高精度な電流補正制御を行って前記の電圧ベースに加
算することにより、全体として高圧かつ高精度な電流出
力性能を達成している。Such a power supply arrangement, making the base voltage by outputting the majority of the thyristor rectifier 102 required voltage E L,
On the other hand, the transistor chopper 204, which is switched at a much higher frequency than the thyristor rectifier 102, performs high-precision current correction control and adds it to the above-mentioned voltage base. Have achieved.
この電流装置における電圧分担の様子は第４図に示す
とおりである。サイリスタ整流器102の出力電圧をE1、
トランジスタチョッパ204の出力電圧をE2とすれば、総
合出力電圧ELは、 EL＝E1＋E2 で表わすことができる。The state of voltage sharing in this current device is as shown in FIG. The output voltage of the thyristor rectifier 102 is E 1 ,
If the output voltage of the transistor chopper 204 and E 2, the total output voltage E L can be expressed by E L = E 1 + E 2 .
次いで、第５図は上記電源装置の従来の制御装置の構
成を示している。上記電源装置において、高圧電源部10
0は電圧制御を行なうもので、制御装置内の電圧制御系
は、電圧検出器103と、加算器401及び自動電圧調整器40
2からなる電圧調節器400とから構成されている。すなわ
ち、電圧検出器103は高圧電源部100の出力電圧E1を検出
し、これが高圧側設定値E1 *と等しくなるように電圧調
節器400が調節動作する。ここで、高圧側設定値E1 *は要
求される出力電圧ELの大部分の値として設定されてい
る。Next, FIG. 5 shows a configuration of a conventional control device of the power supply device. In the above power supply device, the high voltage power supply section 10
0 performs voltage control, and the voltage control system in the control device includes a voltage detector 103, an adder 401, and an automatic voltage regulator 40.
And a voltage regulator 400 composed of two. That is, the voltage detector 103 detects the output voltage E 1 of the high-voltage power supply unit 100, which is a voltage regulator 400 to be equal to the high pressure side set value E 1 * operates adjusted. Here, it is set as the value of the majority of the output voltage E L to the high-pressure side setting value E 1 * is required.
一方、低圧電源部200は、負荷電流ILを検出する電流
検出器205と、加算器501及び自動電流調整器502からな
る電流調節器500とから構成される電流制御系により制
御される。すなわち、負荷電流ILが設定値IL *に等しく
なるように電流調節器500を動作させることにより、高
精度な電流制御を行うものである。On the other hand, low voltage power supply unit 200 includes a current detector 205 for detecting a load current I L, which is controlled by the constructed current control system from the current regulator 500. consisting adder 501 and an automatic current regulator 502. That is, by operating the current regulator 500 as the load current I L is equal to the set value I L *, and performs high-precision current control.
（発明が解決しようとする課題） 従来の制御装置では、上述したような電圧制御及び電
流制御を行なっており、結果的に、低圧電源部200では
実際に必要な電圧ELと高圧電源器100が出力する電圧E1
との差分E2を出力することになる。(Problems to be Solved) in the conventional control system, and conduct the voltage control and current control as described above, consequently, actually needed voltages in low voltage power supply unit 200 E L and the high voltage power supply 100 Output voltage E 1
Will output the difference E 2 with.
しかしながら、これによると高圧電源部100の電圧設
定が不適当であったり交流電源電圧に変動が生じたよう
な場合、各電源部100,200の電圧分担のバランスが崩れ
てしまうおそれがあった。すなわち、このような場合に
は、本来的に低電圧出力で電圧制御範囲の狭い低圧電源
部200の制御範囲を越える電圧出力が要求される結果、
所要の出力精度が満たされなくなるという問題を生じて
いた。However, according to this, when the voltage setting of the high-voltage power supply unit 100 is improper or the AC power supply voltage fluctuates, there is a possibility that the balance of the voltage sharing between the power supply units 100 and 200 may be lost. That is, in such a case, a voltage output that exceeds the control range of the low-voltage power supply unit 200 having a low voltage control range and a low voltage output range is originally required.
There has been a problem that required output accuracy cannot be satisfied.
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、各電源部の電圧分担のバ
ランスが崩れた場合にも高精度の出力電圧制御が行なえ
るようにした電源装置の制御装置を提供することにあ
る。The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to enable high-precision output voltage control to be performed even when the voltage sharing of each power supply unit is out of balance. A control device for a power supply device is provided.
（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、低圧電源部の出
力電圧またはこれに相当する制御信号の最大値または最
小値あるいはその両方を低圧側限界値として設定器によ
り設定し、前記低圧電源部の出力電圧等の実際値が上記
低圧側限界値を越えた際に、高圧電源部の本来の高圧側
設定値に対する補正用の外部設定値を出力する電圧制限
制御部を設けたものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a setting device which sets a maximum value and / or a minimum value of an output voltage of a low voltage power supply unit or a control signal corresponding thereto as a low voltage side limit value. Voltage limit control for outputting an external set value for correcting the original high-side set value of the high-voltage power supply when the actual value such as the output voltage of the low-voltage power supply exceeds the low-side limit. Part is provided.
（作用） 本発明によれば、低圧電源部の出力が低圧側限界値を
越えると、電圧制限制御部はその出力を高圧電源部の電
圧調節器に対する補正用の外部設定値として入力する。
例えば、低圧電源部の出力電圧が高くなってその限界値
を越えそうになった場合、前記電圧制限制御部の出力が
高圧電源部の正の補正用電圧設定値となる。このため、
高圧電源部の出力電圧が増加し、逆に低圧電源部の出力
電圧が低下するのでその電圧制御範囲が保たれ、所望の
出力精度が維持されることになる。(Operation) According to the present invention, when the output of the low-voltage power supply unit exceeds the low-voltage limit value, the voltage limit control unit inputs the output as an external setting value for correction to the voltage regulator of the high-voltage power supply unit.
For example, when the output voltage of the low-voltage power supply increases and is about to exceed its limit value, the output of the voltage limit control unit becomes the positive correction voltage set value of the high-voltage power supply. For this reason,
Since the output voltage of the high-voltage power supply increases and the output voltage of the low-voltage power supply decreases, the voltage control range is maintained, and the desired output accuracy is maintained.
（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図はこの実施例にかかる制御装置を電源装置と共
に示したものであり、電源装置の構成は第２図に示した
ものと実質的に同一であるため、各構成要素に同一の符
号を付して説明を省略する。FIG. 1 shows a control device according to this embodiment together with a power supply device. Since the configuration of the power supply device is substantially the same as that shown in FIG. 2, the same reference numerals are used for the components. The description is omitted here.
しかして、この制御装置による電源装置の制御は基本
的に第５図に基づいて説明したとおりであり、サイリス
タ整流器102を有する高圧電源部100では電圧制御が行な
われる。この電圧制御系の構成としては、一般的な整流
器の制御装置と同様に、電圧検出器103と、加算器401及
び自動電圧調整器402からなる電圧調節器400と、点弧角
調節器407とからなっており、この点弧角調節器407の出
力がサイリスタ整流器102に加えられている。The control of the power supply device by the control device is basically as described with reference to FIG. 5, and the voltage control is performed in the high-voltage power supply unit 100 having the thyristor rectifier 102. The configuration of this voltage control system includes a voltage detector 103, a voltage regulator 400 including an adder 401 and an automatic voltage regulator 402, and a firing angle regulator 407, as in a general rectifier control device. The output of the firing angle adjuster 407 is applied to the thyristor rectifier 102.
また、トランジスタチョッパ204を有する低圧電源部2
00では電流制御が行われ、その電流制御系は、通常のチ
ョッパの制御装置と同様に電流検出器205と、加算器501
及び自動電流調整器502からなる電流調節器500と、鋸波
（変調波）発生器503と、コンパレータ504と、パルス増
幅器505とからなっており、このパルス増幅器505の出力
がトランジスタチョッパ204に加えられている。Also, a low-voltage power supply unit 2 having a transistor chopper 204
In the case of 00, current control is performed, and the current control system includes a current detector 205 and an adder 501 in the same manner as a normal chopper control device.
And a current regulator 500 comprising an automatic current regulator 502; a sawtooth (modulated wave) generator 503; a comparator 504; and a pulse amplifier 505. Have been.
更にこの実施例では、高圧電源部100の電圧制御系に
おいて、トランジスタチョッパ204の出力電圧E2を検出
する電圧検出器206が設けられている。この電圧検出値E
2は、低圧側限界値として、トランジスタチョッパ204の
出力電圧の最大値E2mを設定する電圧設定器403からの出
力と共に図示の符号で加算器404に入力されており、加
算器404の出力は電圧制限調節器405に入力され、また、
電圧制限調節器405の出力は電圧調節器400内の加算器40
1に図示の符号で入力されている。なお、加算器404及び
電圧制限調節器405は電圧制限制御部406を構成してい
る。Further in this embodiment, the voltage control system of the high-voltage power supply unit 100, the voltage detector 206 for detecting an output voltage E 2 of the transistor chopper 204 is provided. This voltage detection value E
2 is input to the adder 404 with the sign shown in the figure together with the output from the voltage setting unit 403 that sets the maximum value E 2m of the output voltage of the transistor chopper 204 as the low-voltage limit value, and the output of the adder 404 is Input to the voltage limit controller 405, and
The output of the voltage limit controller 405 is equal to the output of the adder 40 in the voltage controller 400.
1 is input with the reference numeral shown. Note that the adder 404 and the voltage limit controller 405 constitute a voltage limit control unit 406.
このように構成された制御装置において、トランジス
タチョッパ204の出力電圧E2が最大値E2m以下である場合
には電圧制限調節器405の出力は零であるが、出力電圧E
2が最大値E2mを越えたときにのみ、電圧制限調節器405
は電圧調節器400に対する正の設定値を補正用設定値と
して出力する。すなわち、自動電圧調整器402に対して
は見掛け上、高圧側設定値E1 *が大きくなり、この設定
値に一致するようにサイリスタ整流器102の出力電圧E1
が制御されることになる。In thus configured control device, when the output voltage E 2 of the transistor chopper 204 is equal to or less than the maximum value E 2m is the output of the voltage limit regulator 405 is zero, the output voltage E
Only when 2 exceeds the maximum value E 2m, voltage limiting regulator 405
Outputs a positive set value for the voltage regulator 400 as a correction set value. That is, for the automatic voltage regulator 402, the high-side set value E 1 * apparently becomes large, and the output voltage E 1 of the thyristor rectifier 102 is adjusted to match this set value.
Is controlled.
従って、入力交流電源電圧の変動や負荷変化等により
高圧電源部100と低圧電源部200との電圧分担のバランス
が崩れ、低圧電源部200の制御範囲を越えて出力電圧E2
がその限界近くになった場合でも、他方の高圧電源部10
0の出力電圧E1が自動的に増加するため、低圧電源部200
の出力電圧E2はその制御範囲内に維持され、電源装置全
体の出力精度を常に所望のレベルに維持することができ
る。Thus, imbalance of the voltage division between the high-voltage power supply unit 100 and the low-voltage power unit 200 due to fluctuations or load change or the like of the input AC supply voltage, the output voltage exceeds the control range of the low voltage power supply unit 200 E 2
Is near its limit, the other high-voltage power supply 10
Since the output voltage E 1 of 0 is automatically increased, low voltage power supply unit 200
The output voltage E 2 is maintained within its control range, the output accuracy of the entire power supply can always be maintained at a desired level.
なお、この実施例では、低圧電源部200の出力電圧E2
の最大値を低圧側限界値として制限制御を行うようにし
ているが、同様に出力電圧E2の最小値あるいは最大値及
び最小値の双方に対しても制限制御を行うことができ
る。また、本実施例においては、トランジスタチョッパ
204の出力電圧E2を直接検出することとしたが、制御装
置内部の制限信号によってこれに代用することもでき、
例えば第１図における電流調節器500から出力される制
御信号ａを検出して制限制御に用いることも可能であ
る。In this embodiment, the output voltage E 2 of the low-voltage power supply unit 200
The maximum value has been to perform the restriction control as the low-pressure side limit value, it is possible to perform the restriction control against both Similarly minimum or maximum value and the minimum value of the output voltage E 2 of. In this embodiment, the transistor chopper is used.
It is assumed that detects the output voltage E 2 of 204 directly, can also be substituted to the control unit inside the limit signal,
For example, it is also possible to detect the control signal a output from the current regulator 500 in FIG. 1 and use it for limiting control.
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、入力交流電源電圧の変
動や負荷変化等により、高圧電源部及び低圧電源部双方
の電圧分担のバランスが崩れ、低圧電源部の制御範囲を
越えて出力限界近くになった場合であっても、高圧電源
部の出力電圧が自動的に調整されて電源装置全体の出力
電圧を所定の値に保つため、電源装置の出力精度を常に
所期のレベルに維持することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the balance of voltage sharing between both the high-voltage power supply unit and the low-voltage power supply unit is lost due to fluctuations in the input AC power supply voltage and load changes, and the control range of the low-voltage power supply unit is reduced. Even if the output voltage is close to the output limit, the output voltage of the high-voltage power supply is automatically adjusted to keep the output voltage of the entire power supply at a predetermined value, so that the output accuracy of the power supply is always expected. Level can be maintained.
特に本発明は、低圧電源部の電圧制御範囲が比較的狭
い場合に有効であり、これまで厳しい調整が要求されて
いた高圧電源部の電圧設定値の調整を大幅に簡素化する
ことができる等の効果がある。In particular, the present invention is effective when the voltage control range of the low-voltage power supply unit is relatively narrow, and can greatly simplify the adjustment of the voltage set value of the high-voltage power supply unit, which has been required to be strictly adjusted. Has the effect.
第１図は電源装置と共に示した本発明の一実施例の構成
図、第２図ないし第５図は従来技術を説明するためのも
ので、第２図及び第３図は電源装置の構成図、第４図は
高圧電源部及び低圧電源部による電圧分担の説明図、第
５図は電源装置と共に示した従来の制御装置の構成図で
ある。 100…高圧電源部、102…サイリスタ整流器 103,206…電圧検出器、200…低圧電源部 204…トランジスタチョッパ 205…電流検出器、300…負荷 400…電圧調節器、401,404,501…加算器 402…自動電圧調整器、403…電圧設定器 405…電圧制限調節器、406…電圧制限制御部 407…点弧角調節器、500…電流調節器 502…自動電流調整器 503…鋸波（変調波）発生器 504…コンパレータ、505…パルス増幅器FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention shown together with a power supply device, FIGS. 2 to 5 are for explaining the prior art, and FIGS. 2 and 3 are block diagrams of the power supply device. FIG. 4 is an explanatory diagram of voltage sharing by a high-voltage power supply unit and a low-voltage power supply unit, and FIG. 100: High voltage power supply unit, 102: Thyristor rectifier 103, 206: Voltage detector, 200: Low voltage power supply unit 204: Transistor chopper 205: Current detector, 300: Load 400: Voltage regulator, 401, 404, 501 ... Adder 402: Automatic voltage regulator Reference numerals 403, a voltage setting device 405, a voltage limit controller, 406, a voltage limit control unit 407, a firing angle controller, 500, a current controller 502, an automatic current regulator 503, a sawtooth (modulated wave) generator 504, Comparator, 505 ... pulse amplifier
Claims (1)
と、前記高圧電源部に比べて電圧制御範囲が狭く、かつ
比較的低い直流電圧を出力すると共に高精度な電流制御
が可能な低圧電源部とを直列に接続し、前記高圧電源部
及び低圧電源部の出力電圧を合成して負荷に電流を供給
する電源装置の制御装置であって、前記高圧電源部の出
力電圧を高圧側設定値に一致させるべく調節動作する電
圧調節器を備えた制御装置において、 前記低圧電源部の出力電圧またはこれに相当する制御信
号が低圧側限界値を越えた際に、前記高圧側設定値を補
正して前記高圧電源部の出力電圧を自動的に調整し、前
記低圧電源部の出力電圧をその電圧制御範囲内に維持す
る電圧制限制御部を備えたことを特徴とする電源装置の
制御装置。1. A high-voltage power supply for outputting a relatively high DC voltage, and a low-voltage power supply having a voltage control range narrower than that of the high-voltage power supply, outputting a relatively low DC voltage, and enabling high-precision current control. A power supply control device for connecting a power supply unit in series and combining the output voltages of the high-voltage power supply unit and the low-voltage power supply unit to supply a current to a load, wherein the output voltage of the high-voltage power supply unit is set to a high voltage side. In a control device provided with a voltage regulator that performs an adjusting operation to match the value, when the output voltage of the low-voltage power supply unit or a control signal corresponding thereto exceeds a low-voltage limit value, the high-voltage set value is corrected. And a voltage limit control unit for automatically adjusting the output voltage of the high-voltage power supply unit and maintaining the output voltage of the low-voltage power supply unit within its voltage control range.
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