JP2972322B2 - 大電力パルス発生器 - Google Patents
大電力パルス発生器Info
- Publication number
- JP2972322B2 JP2972322B2 JP2306321A JP30632190A JP2972322B2 JP 2972322 B2 JP2972322 B2 JP 2972322B2 JP 2306321 A JP2306321 A JP 2306321A JP 30632190 A JP30632190 A JP 30632190A JP 2972322 B2 JP2972322 B2 JP 2972322B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse generator
- switch element
- extinguishing
- load device
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大電力を出力するパルス発生器に係わり、特
に粒子加速器用クライストロンに電力を供給するパルス
発生器として好適な大電力パルス発生器に関する。
に粒子加速器用クライストロンに電力を供給するパルス
発生器として好適な大電力パルス発生器に関する。
従来の装置は、スタンフォード大学の２マイルアクセ
レータ（The STANFORD RWO−MILE ACCELERATOR R.B.Nea
l,General Editor 1968）に詳細に紹介され、要連出願
特開平１−198108「パルス電力発生装置」などに示され
ているように、PFNに蓄えられていたエネルギーを負荷
装置にパルス状に供給するためのスイッチ素子はサイラ
トロンが広く用いられていた。
レータ（The STANFORD RWO−MILE ACCELERATOR R.B.Nea
l,General Editor 1968）に詳細に紹介され、要連出願
特開平１−198108「パルス電力発生装置」などに示され
ているように、PFNに蓄えられていたエネルギーを負荷
装置にパルス状に供給するためのスイッチ素子はサイラ
トロンが広く用いられていた。
上記技術は従来のこの種の装置は出力パルス幅が比較
的狭く、高耐電圧が要求されるため、サイラトロンの高
速性，高耐電圧などの特性により効果的であるが、負荷
装置とPFNのインピーダンス不整合などにより消弧失敗
の恐れがあり、装置の大容量化、長パルス化により、こ
の問題が著顕化し、市販のサイライトロンでの対応が困
難になり、信頼性，保守性も悪くなるという問題があっ
た。
的狭く、高耐電圧が要求されるため、サイラトロンの高
速性，高耐電圧などの特性により効果的であるが、負荷
装置とPFNのインピーダンス不整合などにより消弧失敗
の恐れがあり、装置の大容量化、長パルス化により、こ
の問題が著顕化し、市販のサイライトロンでの対応が困
難になり、信頼性，保守性も悪くなるという問題があっ
た。
本発明の目的は、上記問題を解決し、装置の動作を確
実なものとし、信頼性，保守性を向上させた大容量のパ
ルス発生器を実現することにある。
実なものとし、信頼性，保守性を向上させた大容量のパ
ルス発生器を実現することにある。
上記目的は、スイッチ素子の点弧によりPFNに蓄えら
れていたエネルギーを負荷装置にパルス状に供給するパ
ルス発生器のスイッチ素子を半導体スイッチ素子の直列
接続回路で構成し、その一部または全部を自己消弧型ス
イッチ素子とすることにより達成される。
れていたエネルギーを負荷装置にパルス状に供給するパ
ルス発生器のスイッチ素子を半導体スイッチ素子の直列
接続回路で構成し、その一部または全部を自己消弧型ス
イッチ素子とすることにより達成される。
直流電源の出力は充電チョークトランス，ホールドオ
フダイオードなどから成る充電回路を介してPFNに接続
され、PFNを所定の電圧に充電する。PFNの出力に接続さ
れたスイッチ素子が点弧すると、PFNに蓄えられていた
エネルギーは負荷装置にPFNの回路定数により決まるパ
ルス幅でパルス状に出力される。この出力パルス波形は
PFNの回路定数と負荷インピーダンスによって決まる
が、波形の立ち下がりが尾をひいてしまい、長パルスの
装置ではその間にPFN充電が開始され、スイッチ素子が
確認に消弧されない場合が発生する。そこで自己消弧型
半導体素子を消弧させれば出力を確認に消弧できると共
に、ここで持続電流を遮断することにより直列接続され
た自己消弧能力を持たない半導体素子も消弧する。この
ように自己消弧型半導体素子で持続電流を遮断すること
ができるので確実な動作が保証され、かつサイラトロン
を用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性を向上させた
大容量のパルス発生器を実現することが出来る。
フダイオードなどから成る充電回路を介してPFNに接続
され、PFNを所定の電圧に充電する。PFNの出力に接続さ
れたスイッチ素子が点弧すると、PFNに蓄えられていた
エネルギーは負荷装置にPFNの回路定数により決まるパ
ルス幅でパルス状に出力される。この出力パルス波形は
PFNの回路定数と負荷インピーダンスによって決まる
が、波形の立ち下がりが尾をひいてしまい、長パルスの
装置ではその間にPFN充電が開始され、スイッチ素子が
確認に消弧されない場合が発生する。そこで自己消弧型
半導体素子を消弧させれば出力を確認に消弧できると共
に、ここで持続電流を遮断することにより直列接続され
た自己消弧能力を持たない半導体素子も消弧する。この
ように自己消弧型半導体素子で持続電流を遮断すること
ができるので確実な動作が保証され、かつサイラトロン
を用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性を向上させた
大容量のパルス発生器を実現することが出来る。
〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図において、１は直流電源装置で、電圧を制御する誘
導電圧調整器，整流器用変圧器，ダイオード整流器など
から構成され、交流電力系統の電力を直流に変換するも
のである。この出力は充電チョークトランス，ホールド
オフダイオード，充電電圧制御回路などから成る充電回
路２を介してコンデンサとリアクタの梯子形パルス成形
回路（以下PFNと記す）３に接続される。PFN3の一方の
端子はスイッチ素子５を通して負荷装置６に接続され
る。ここで、PFN3の特性インピーダンスと負荷装置６の
インピーダンスは整合するように設計されるので、スイ
ッチ素子５が点弧するとPFN3に蓄えられていたエネルギ
ーは負荷装置６にパルス状に供給される。PFN3のもう一
方の端子には、負荷装置６の異常などによりPFN3の特性
インピーダンスと負荷装置６のインピーダンスが整合し
ない場合のエネルギー吸収回路４が接続される。ここ
で、スイッチ素子５は自己消弧型素子を含む半導体素子
の直列接続により構成され、PFN3の充電電圧に耐えられ
るように設計される。この出力パルス波形はPFN3の回路
定数と負荷装置６のインピーダンスによって決まるが、
負荷装置６のインピーダンスが若干大きいと、波形の立
ち下がりが尾をひいてしまい、長パルスの装置ではその
間にPFN充電が開始され、スイッチ素子が確認に消弧さ
れない場合が発生する。そこで自己消弧型半導体装置に
消弧信号を与えれば出力を確実に消弧できる。
１図において、１は直流電源装置で、電圧を制御する誘
導電圧調整器，整流器用変圧器，ダイオード整流器など
から構成され、交流電力系統の電力を直流に変換するも
のである。この出力は充電チョークトランス，ホールド
オフダイオード，充電電圧制御回路などから成る充電回
路２を介してコンデンサとリアクタの梯子形パルス成形
回路（以下PFNと記す）３に接続される。PFN3の一方の
端子はスイッチ素子５を通して負荷装置６に接続され
る。ここで、PFN3の特性インピーダンスと負荷装置６の
インピーダンスは整合するように設計されるので、スイ
ッチ素子５が点弧するとPFN3に蓄えられていたエネルギ
ーは負荷装置６にパルス状に供給される。PFN3のもう一
方の端子には、負荷装置６の異常などによりPFN3の特性
インピーダンスと負荷装置６のインピーダンスが整合し
ない場合のエネルギー吸収回路４が接続される。ここ
で、スイッチ素子５は自己消弧型素子を含む半導体素子
の直列接続により構成され、PFN3の充電電圧に耐えられ
るように設計される。この出力パルス波形はPFN3の回路
定数と負荷装置６のインピーダンスによって決まるが、
負荷装置６のインピーダンスが若干大きいと、波形の立
ち下がりが尾をひいてしまい、長パルスの装置ではその
間にPFN充電が開始され、スイッチ素子が確認に消弧さ
れない場合が発生する。そこで自己消弧型半導体装置に
消弧信号を与えれば出力を確実に消弧できる。
本実施例によれば、確実な動作が保証され、かつサイ
ラトロンを用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性を向
上させた大容量のパルス発生器を実現することが出来
る。
ラトロンを用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性を向
上させた大容量のパルス発生器を実現することが出来
る。
第２図は第１図のスイッチ素子５の詳細を示す回路図
の一例である。本例では、スイッチ素子をサイリスタ51
とGTOサイリスタ52の直列接続で構成し、GTOサイリスタ
51を装置の接地電位側に接続している。ここで、GTOサ
イリスタ51は、他の自己消弧型半導体素子でもかまわな
い。一般にこの種の装置では高電圧の出力が要求され、
サイリスタ及びGTOサイリスタは複数の素子が直列に接
続され、それぞれにはスナバコンデンサ，抵抗器，分圧
抵抗器などが接続される。この素子の直列数は、装置の
電圧仕様（第１図のPFN3の充電電圧）によって決定され
る。GTOサイリスタ52は波形の立ち下がりが尾をひいて
しまった場合の持続電流を遮断するようにすれば、遮断
動作をした時点ではスイッチ５にはあまり高い電圧が印
加されないため、GTOサイリスタ52の素子の直列数は低
減できる。GTOサイリスタ52の遮断により直列のサイリ
スタ51に流れる電流が遮断され、サイリスタ51も消弧
し、その後の充電による電圧はサイリスタ51により分担
できる。71はサイリスタ51のゲート回路であり、72はGT
Oサイリスタ52のゲート回路である。スイッチ５の点弧
信号８は71,72両方のゲート回路に同時に与えられ、ス
イッチ５の消弧信号９はGTOサイリスタのゲート回路72
に与えられる。
の一例である。本例では、スイッチ素子をサイリスタ51
とGTOサイリスタ52の直列接続で構成し、GTOサイリスタ
51を装置の接地電位側に接続している。ここで、GTOサ
イリスタ51は、他の自己消弧型半導体素子でもかまわな
い。一般にこの種の装置では高電圧の出力が要求され、
サイリスタ及びGTOサイリスタは複数の素子が直列に接
続され、それぞれにはスナバコンデンサ，抵抗器，分圧
抵抗器などが接続される。この素子の直列数は、装置の
電圧仕様（第１図のPFN3の充電電圧）によって決定され
る。GTOサイリスタ52は波形の立ち下がりが尾をひいて
しまった場合の持続電流を遮断するようにすれば、遮断
動作をした時点ではスイッチ５にはあまり高い電圧が印
加されないため、GTOサイリスタ52の素子の直列数は低
減できる。GTOサイリスタ52の遮断により直列のサイリ
スタ51に流れる電流が遮断され、サイリスタ51も消弧
し、その後の充電による電圧はサイリスタ51により分担
できる。71はサイリスタ51のゲート回路であり、72はGT
Oサイリスタ52のゲート回路である。スイッチ５の点弧
信号８は71,72両方のゲート回路に同時に与えられ、ス
イッチ５の消弧信号９はGTOサイリスタのゲート回路72
に与えられる。
本実施例によれば、ゲート点弧回路が複雑で比較的高
価なGTOサイリスタの使用数が低減され、小型で安価な
スイッチを実現できる。かつGTOサイリスタを接地電位
側に接続すれば、さらに装置の小型化が実現できる。
価なGTOサイリスタの使用数が低減され、小型で安価な
スイッチを実現できる。かつGTOサイリスタを接地電位
側に接続すれば、さらに装置の小型化が実現できる。
第３図はスイッチの点弧，消弧のタイミングを与える
制御回路ブロック図である。スイッチ５の点弧信号タイ
ミングは信号受信回路10に外部から与えられ、点弧信号
出力回路11を通してスイッチ点弧信号８としてスイッチ
のゲート回路に与えられ、各スイッチ素子を点弧する。
一方、このタイミングから所定の時間遅れを持つ時限回
路12の出力により消弧信号出力回路13を通して自己消弧
型スイッチ素子の消弧信号９としてそのゲート回路に消
弧信号を与え、スイッチを消弧する。ここで、時限回路
12は第４図に時間特性を示すように、PFN3の出力パルス
幅tPFNにその立ち上がり、立ち下がり時間を考慮して、
負荷装置への出力電流が充分小さくなるタイミングで信
号を出力するよう遅れ時間tdを決める。
制御回路ブロック図である。スイッチ５の点弧信号タイ
ミングは信号受信回路10に外部から与えられ、点弧信号
出力回路11を通してスイッチ点弧信号８としてスイッチ
のゲート回路に与えられ、各スイッチ素子を点弧する。
一方、このタイミングから所定の時間遅れを持つ時限回
路12の出力により消弧信号出力回路13を通して自己消弧
型スイッチ素子の消弧信号９としてそのゲート回路に消
弧信号を与え、スイッチを消弧する。ここで、時限回路
12は第４図に時間特性を示すように、PFN3の出力パルス
幅tPFNにその立ち上がり、立ち下がり時間を考慮して、
負荷装置への出力電流が充分小さくなるタイミングで信
号を出力するよう遅れ時間tdを決める。
これによれば、主回路の電流検出手段などを用いず、
簡単な構成で、自己消弧型スイッチ素子の可制御電流の
低減と装置の確実な運転が実現できる。
簡単な構成で、自己消弧型スイッチ素子の可制御電流の
低減と装置の確実な運転が実現できる。
なお、ここでは遅れ時間tdで負荷装置への出力電流が
規定値以内であることを判断しているが、実際の出力電
流を検出する手段を設け、この検出値を基に自己消弧型
スイッチ素子の消弧のタイミングを与えることも考えら
れる。
規定値以内であることを判断しているが、実際の出力電
流を検出する手段を設け、この検出値を基に自己消弧型
スイッチ素子の消弧のタイミングを与えることも考えら
れる。
第５図は負荷装置６としてパルストランス61を介して
クライストロン62を接続した例である。クライストロン
のように非線形の電圧電流特性を有する負荷では、動作
点により負荷インピーダンスが変化するため、PFNの特
性インピーダンスとの整合条件が出力により変化し、あ
る動作点でスイッチの強制遮断を行なわなくても済むよ
うな設計をしたとしても、動作点の変化により動作が不
確実になる問題を生じてくる。従って、クライストロン
負荷に本発明を適用すれば、より効果的である。
クライストロン62を接続した例である。クライストロン
のように非線形の電圧電流特性を有する負荷では、動作
点により負荷インピーダンスが変化するため、PFNの特
性インピーダンスとの整合条件が出力により変化し、あ
る動作点でスイッチの強制遮断を行なわなくても済むよ
うな設計をしたとしても、動作点の変化により動作が不
確実になる問題を生じてくる。従って、クライストロン
負荷に本発明を適用すれば、より効果的である。
以上、本発明の実施例は自己消弧型スイッチ素子を用
いることで説明しているが、自己消弧能力のないスイッ
チ素子と強制転流回路を組合せても実現できることは言
うまでもない。
いることで説明しているが、自己消弧能力のないスイッ
チ素子と強制転流回路を組合せても実現できることは言
うまでもない。
本発明によれば、自己消弧型半導体素子で持続電流を
遮断することができるので確実な動作が保証され、かつ
サイラトロンを用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性
を向上させた大容量のパルス発生器を実現することが出
来る。
遮断することができるので確実な動作が保証され、かつ
サイラトロンを用いた従来の装置に比べ信頼性，保守性
を向上させた大容量のパルス発生器を実現することが出
来る。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図のスイッチ部の一構成例を示す回路図、第３図はスイ
ッチの点弧，消弧のタイミングを与える制御回路ブロッ
ク図、第４図は第３図の時限回路の時間特性を示すタイ
ムシーケンス図、第５図は負荷装置としてパルストラン
スを介してクライストロンを接続した例を示す回路図で
ある。 １……直流電源装置、２……充電回路、３……パルス成
形回路（PFN）、４……エネルギー吸収回路、５……ス
イッチ、６……負荷装置、８……点弧信号、９……消弧
信号、10……信号受信回路、11……点弧信号出力回路、
12……時限回路、13……消弧信号出力回路、51……サイ
リスタ、52……GTOサイリスタ、71……サイリスタゲー
ト回路、72……GTOサイリスタゲート回路。
図のスイッチ部の一構成例を示す回路図、第３図はスイ
ッチの点弧，消弧のタイミングを与える制御回路ブロッ
ク図、第４図は第３図の時限回路の時間特性を示すタイ
ムシーケンス図、第５図は負荷装置としてパルストラン
スを介してクライストロンを接続した例を示す回路図で
ある。 １……直流電源装置、２……充電回路、３……パルス成
形回路（PFN）、４……エネルギー吸収回路、５……ス
イッチ、６……負荷装置、８……点弧信号、９……消弧
信号、10……信号受信回路、11……点弧信号出力回路、
12……時限回路、13……消弧信号出力回路、51……サイ
リスタ、52……GTOサイリスタ、71……サイリスタゲー
ト回路、72……GTOサイリスタゲート回路。
Claims (5)
- 【請求項１】交流電力系統の電力を直流に変換する直流
電源装置と、充電チョークトランス，ホールドオフダイ
オードなどから成る充電回路と、パルス成形回路（PF
N），スイッチ素子，負荷装置とから成り、スイッチ素
子の点弧によりPFNに蓄えられていたエネルギーを負荷
装置にパルス状に供給するパルス発生器において、前記
スイッチ素子を半導体スイッチ素子の直列接続回路で構
成し、その一部または全部を自己消弧型スイッチ素子と
したことを特徴とする大電力パルス発生器。 - 【請求項２】請求項第１項の大電力パルス発生器におい
て、スイッチ素子をサイリスタとGTOサイリスタの直列
接続で構成し、GTOサイリスタを装置の接地電位側に接
続したことを特徴とする大電力パルス発生器。 - 【請求項３】請求項第１項又は第２項の大電力パルス発
生器において、自己消弧型スイッチ素子の消弧のタイミ
ングは、負荷装置への出力電流が規定値以内であること
を条件に信号を与えることを特徴とする大電力パルス発
生器。 - 【請求項４】請求項第３項において、スイッチ素子の点
弧信号タイミングからPFNの出力パルス幅にその立ち上
がり、立ち下がり時間を考慮した時間遅れたタイミング
を発生する時限回路の出力により、負荷装置への出力電
流が規定値以内であると判断し自己消弧型スイッチ素子
に消弧信号を与えることを特徴とする大電力パルス発生
器。 - 【請求項５】請求項第１項ないし第４項において、負荷
装置がクライストロンのように非線形の電圧電流特性を
有する負荷であることを特徴とする大電力パルス発生
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306321A JP2972322B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 大電力パルス発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306321A JP2972322B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 大電力パルス発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179310A JPH04179310A (ja) | 1992-06-26 |
| JP2972322B2 true JP2972322B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17955705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306321A Expired - Fee Related JP2972322B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 大電力パルス発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2972322B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2306321A patent/JP2972322B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04179310A (ja) | 1992-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0442908B2 (ja) | ||
| JPS6142512B2 (ja) | ||
| US4223236A (en) | Gate controlling apparatus for a thyristor valve | |
| JP2972322B2 (ja) | 大電力パルス発生器 | |
| US4540895A (en) | Device having thyristors connected in series | |
| US3980895A (en) | Semiconductor magnetic modulator for use with a moving target indicator radar system | |
| US4158224A (en) | Inverter apparatus | |
| JPH01292790A (ja) | マグネトロン用インバータ電源 | |
| JPH0821861A (ja) | 電力変換装置の故障検出回路 | |
| JPS6248222A (ja) | パルス発生回路のサイリスタを保護する方法および装置 | |
| JP2569745B2 (ja) | 超電導エネルギー貯蔵装置 | |
| JPH07231660A (ja) | サイリスタ変換装置 | |
| JPS6132899B2 (ja) | ||
| US6815909B2 (en) | Circuit arrangement for generating a high voltage | |
| SU1112481A2 (ru) | Устройство быстродействующей защиты нагрузки | |
| SU936198A1 (ru) | Устройство дл защиты тиристорного инвертора напр жени | |
| JPS6019516Y2 (ja) | 逆変換装置の制御装置 | |
| JP2687068B2 (ja) | ビーム電源装置 | |
| SU792410A1 (ru) | Устройство дл защиты т говой сети от однофазного замыкани на землю | |
| SU1140106A1 (ru) | Регул тор-стабилизатор переменного напр жени | |
| SU970547A2 (ru) | Искробезопасный источник питани | |
| JPS5926408Y2 (ja) | サイリスタ制御装置 | |
| JPH022388B2 (ja) | ||
| JPH0472469B2 (ja) | ||
| SU1272427A2 (ru) | Способ управлени тиристорным инвертором напр жени |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |