JP6256992B2 - Electronic tube power supply - Google Patents
Electronic tube power supply Download PDFInfo
- Publication number
- JP6256992B2 JP6256992B2 JP2014136817A JP2014136817A JP6256992B2 JP 6256992 B2 JP6256992 B2 JP 6256992B2 JP 2014136817 A JP2014136817 A JP 2014136817A JP 2014136817 A JP2014136817 A JP 2014136817A JP 6256992 B2 JP6256992 B2 JP 6256992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- winding
- voltage
- power supply
- electron tube
- 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.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 74
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 57
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 14
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Description
本発明は、電子管用電源装置に関する。 The present invention relates to an electron tube power supply device.
一般に、核融合実験等に使用されるプラズマ加熱装置では、プラズマの熱伝導率評価や閉じ込め性能を調べるため、大電力高周波発生源として用いられている大電力電子管(ジャイロトロン)でパルス状の高周波を発生させ、当該パルス状の高周波をプラズマ中に入射させる場合がある(例えば、非特許文献1参照)。この場合、電子管用電源装置では、パルス状の電圧を大電力電子管に供給するパルス運転が行われる。 In general, plasma heating devices used in nuclear fusion experiments and the like are pulsed high-frequency with a high-power electron tube (gyrotron) used as a high-power high-frequency generator to investigate the thermal conductivity evaluation and confinement performance of plasma. In some cases, the pulsed high-frequency wave is incident on the plasma (see, for example, Non-Patent Document 1). In this case, the electron tube power supply device performs a pulse operation for supplying a pulsed voltage to the high-power electron tube.
図6に、パルス運転を行う従来の電子管用電源装置1Bを示す。同図に示すように、電子管用電源装置1Bは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路2(整流器201、平滑リアクトル202、制動抵抗器203および平滑コンデンサ204)と、直流高電圧スイッチ302と、短絡電流抑制用のリアクトル311およびエネルギー吸収用の抵抗器321が並列接続された限流回路と、直流高電圧スイッチ302を制御する制御部502と、を備えている。なお、直流高電圧スイッチ302、短絡電流抑制用のリアクトル311およびエネルギー吸収用の抵抗器321については、電子管用電源装置1Bの入力側を一端とし、電子管用電源装置1Bの出力側を他端とする。
FIG. 6 shows a conventional electron tube power supply device 1B that performs pulse operation. As shown in the figure, the electron tube power supply device 1B includes a rectifying / smoothing circuit 2 (
大電力電子管4は、電子ビームを発生させるためのカソード401およびアノード402と、発生した電子ビームを捕捉するためのコレクタ403と、を備えている。コレクタ403は接地されており、直流高電圧スイッチ302がオン状態となっている間、カソード401には電子管用電源装置1Bから負の電圧が供給され、アノード402には当該負の電圧を抵抗器421および抵抗器422を含むアノード分圧器で分圧した電圧が供給される。
The high
図7に、パルス運転時における電子管用電源装置1B各部の電圧波形および電流波形を示す。同図において、vKはコレクタ403の電圧を基準としたカソード401の電圧、vS1は直流高電圧スイッチ302の一端の電圧を基準とした他端の電圧、vRはエネルギー吸収用の抵抗器321の他端の電圧を基準とした一端の電圧、iKはカソード401の電流、iLは短絡電流抑制用のリアクトル311の電流である。iKについては、電子管用電源装置1Bの出力端からカソード401に向かう方向を正とし、iLについては、短絡電流抑制用のリアクトル311の他端から一端に向かう方向を正とする。また、電子管用電源装置1Bの定格出力電圧を−A[V]とし、平滑コンデンサ204の容量は十分に大きいものとする。
FIG. 7 shows voltage waveforms and current waveforms of the respective portions of the electron tube power supply device 1B during pulse operation. In the figure, v K is the voltage of the
時刻t21よりも前は、制御部502の制御下で直流高電圧スイッチ302がオフ状態となっている。また、時刻t21よりも前は、直流高電圧スイッチ302の一端に整流平滑回路2の出力端間の電圧(平滑コンデンサ204の両端電圧)である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。
Before the time t 21, the DC
時刻t21において、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオフ状態からオン状態に切り替えると、整流平滑回路2から出力される−A[V]の電圧が大電力電子管4のカソード401に供給されるので、カソード401の電圧vKが−A[V]まで立ち上がる。また、カソード401の電圧vKに応じてカソード401の電流iKも立ち上がる。
When the
その後、時刻t22において、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオン状態からオフ状態に切り替えると、整流平滑回路2から出力される電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vKおよび電流iKが立ち下がる。
Then, at time t 22, the
このように、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオフ状態、オン状態、オフ状態と切り替えることで、1つのパルス電圧および1つのパルス電流が大電力電子管4に供給される。したがって、電子管用電源装置1Bによれば、直流高電圧スイッチ302のオン状態とオフ状態の切り替えを繰り返し行うことで、大電力電子管4にパルス状の電圧を繰り返し供給することができる。
As described above, the
しかしながら、従来の電子管用電源装置1Bでは、制御部502が直流高電圧スイッチ302をオン状態からオフ状態に切り替えると、リアクトル311を流れる電流iLが、エネルギー吸収用の抵抗器321に流れて熱エネルギーとして消費されるので、電力損失が過大になるという問題があった。
However, in the conventional electron tube power supply device 1B, when the
さらに、従来の電子管用電源装置1Bでは、エネルギー吸収用の抵抗器321が大型(例えば、100kW級)であること、および抵抗器321の冷却系が必要になることから、装置全体が大型化してしまうという問題もあった。
Further, in the conventional electron tube power supply device 1B, the
また、リアクトル311の電流iLがエネルギー吸収用の抵抗器321に流れると、抵抗器321で電圧降下が生じ、抵抗器321の電圧vRが上昇する。このため、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302には、一端に整流平滑回路2の出力端間の電圧である−A[V]が印加され、他端に抵抗器321の電圧vRが印加される。その結果、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302の電圧vS1は、図7に示すように+2A[V]程度まで上昇する。
Further, when the current i L of the reactor 311 flows through the
このように、従来の電子管用電源装置1Bでは、オン状態からオフ状態に切り替わった直後の直流高電圧スイッチ302に過大な電圧が印加され、直流高電圧スイッチ302の動作責務が重くなるので、直流高電圧スイッチ302を構成するスイッチング素子の数を増やしたり、直流高電圧スイッチ302に含まれる絶縁物を大型化したりする必要があった。その結果、従来の電子管用電源装置1Bでは、装置全体の大型化を招いてしまうという問題があった。なお、従来の電子管用電源装置1Bでは、直流高電圧スイッチ302は、100個程度のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子を直列接続した構造となっている。
In this way, in the conventional electron tube power supply device 1B, an excessive voltage is applied to the DC
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、エネルギー吸収用の抵抗器に起因する電力損失の問題と装置の大型化の問題を解消することが可能な電子管用電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is an electronic device capable of solving the problem of power loss caused by the energy absorbing resistor and the problem of the enlargement of the apparatus. The object is to provide a tube power supply.
上記課題を解決するために、本発明に係る電子管用電源装置は、入力された交流電圧を平滑コンデンサを含む整流平滑回路で整流および平滑して電子管に供給する電子管用電源装置であって、一端が整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続された第1スイッチと、一端が第1スイッチの他端に接続されるとともに他端が電子管に接続された第1巻線、および一端が整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続されるとともに他端が整流平滑回路の低電圧側の出力端に接続された第2巻線からなる変圧器と、第1巻線に並列接続された、第1巻線を流れる電流を還流させる還流手段と、一端が第2巻線の一端に接続されるとともに他端が第2巻線の他端に接続された第2スイッチと、第2巻線の一端および第2スイッチの一端から整流平滑回路の高電圧側の出力端に向かって流れる電流を規制する第1の電流規制手段と、第1スイッチおよび第2スイッチを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electron tube power supply device according to the present invention is an electron tube power supply device that rectifies and smoothes an input AC voltage with a rectifying and smoothing circuit including a smoothing capacitor and supplies the rectified smoothing circuit to the electron tube. Is connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit, the first winding having one end connected to the other end of the first switch and the other end connected to the electron tube, and one end rectified A transformer comprising a second winding connected to the output terminal on the high voltage side of the smoothing circuit and the other end connected to the output terminal on the low voltage side of the rectifying and smoothing circuit, and connected in parallel to the first winding A recirculation means for recirculating the current flowing through the first winding; a second switch having one end connected to one end of the second winding and the other end connected to the other end of the second winding; From one end of the line and one end of the second switch Wherein the first current regulating means for regulating the current flowing toward the output end of the pressure side, and a control unit for controlling the first switch and the second switch, further comprising a.
上記電子管用電源装置では、制御部により切り替えられる第1スイッチおよび第2スイッチの状態は、第1スイッチおよび第2スイッチがオン状態となる第1モードと、第1スイッチがオフ状態となる一方で第2スイッチがオン状態となる第2モードと、第1スイッチおよび第2スイッチがオフ状態となる第3モードとが含まれることが好ましい。 In the electron tube power supply device, the first switch and the second switch that are switched by the control unit are in a first mode in which the first switch and the second switch are turned on, and in a state in which the first switch is turned off. It is preferable that the second mode in which the second switch is turned on and the third mode in which the first switch and the second switch are turned off are included.
上記電子管用電源装置における制御部は、パルス運転時に、第1スイッチおよび第2スイッチの状態を第1モードにした後、第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替えることが好ましい。 The controller in the electron tube power supply device changes from the first mode to the second mode before the current flowing through the second winding becomes zero after the state of the first switch and the second switch is set to the first mode during the pulse operation. It is preferable to switch in the order of the mode and the third mode.
上記電子管用電源装置における第1の電流規制手段は、アノードが整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続され、かつカソードが第2巻線の一端に接続されるように、整流平滑回路の高電圧側の出力端と第2巻線の一端との間に介装されたダイオードであってもよい。 The first current regulating means in the electron tube power supply device includes a rectifying / smoothing circuit such that the anode is connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying / smoothing circuit and the cathode is connected to one end of the second winding. A diode interposed between the output terminal on the high voltage side and one end of the second winding may be used.
上記電子管用電源装置における第2スイッチは、制御部により制御される第2能動スイッチ素子と、第2巻線の一端から第2能動スイッチ素子を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制する第2の電流規制手段を有してもよい。 The second switch in the electron tube power supply device includes a second active switch element controlled by the control unit, and a current flowing from one end of the second winding to the other end of the second winding via the second active switch element. You may have the 2nd electric current control means which regulates.
本発明によれば、エネルギー吸収用の抵抗器に起因する電力損失の問題と装置の大型化の問題を解消することが可能な電子管用電源装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power supply device for electron tubes which can eliminate the problem of the power loss resulting from the resistor for energy absorption, and the problem of the enlargement of an apparatus can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子管用電源装置の実施形態について説明する。 Embodiments of an electron tube power supply device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[電子管用電源装置の構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る電子管用電源装置1Aを示す。同図に示すように、本実施形態に係る電子管用電源装置1Aは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を、整流および平滑して大電力電子管(ジャイロトロン)4に供給するものである。
[Configuration of power supply unit for electron tube]
FIG. 1 shows a
大電力電子管4は、電子ビームを発生させるためのカソード401およびアノード402と、発生した電子ビームを捕捉するコレクタ403と、を備えている。コレクタ403は接地されており、後述する第1直流高電圧能動スイッチ301がオン状態となっている間、カソード401には電子管用電源装置1Aから負の電圧が供給され、アノード402には当該負の電圧を抵抗器421および抵抗器422を含むアノード分圧器で分圧した電圧が供給される。
The high
電子管用電源装置1Aは、変圧器102で昇圧された交流電源101の交流電圧を整流および平滑する整流平滑回路2を備えている。整流平滑回路2は、変圧器102の二次側に接続された整流器201と、一端が整流器201のアノード側に接続された平滑リアクトル202と、一端が平滑リアクトル202の他端に接続された制動抵抗器203と、一端が制動抵抗器203の他端に接続されるとともに他端が整流器201のカソード側に接続された平滑コンデンサ204と、を備えている。なお、本発明では、負電圧となる整流平滑回路2の出力端aを高電圧側の出力端とし、接地された整流平滑回路2の出力端bを低電圧側の出力端とする。
The electron tube power supply device 1 </ b> A includes a rectifying /
また、電子管用電源装置1Aは、本発明の第1スイッチに相当する第1直流高電圧能動スイッチ301と、短絡電流抑制用の変圧器312と、本発明の還流手段に相当する還流ダイオード322と、本発明の第2スイッチに相当する第2直流高電圧スイッチ33と、本発明の第1の電流規制手段に相当するエネルギー回生用のダイオード333と、を備えている。第2直流高電圧スイッチ33は、本発明の第2能動スイッチ素子に相当する第2直流高電圧能動スイッチ331と本発明の第2の電流規制手段に相当する逆流防止用のダイオード332とからなる。
The electron tube
第1直流高電圧能動スイッチ301は、一端が整流平滑回路2の出力端aに接続され、他端が短絡電流抑制用の変圧器312の第1巻線を介して大電力電子管4のカソード401に接続されている。また、第1直流高電圧能動スイッチ301は、複数のスイッチング素子(例えば、IGBT素子)を直列接続した構造となっている。
The first DC high-voltage
短絡電流抑制用の変圧器312は、一端が第1直流高電圧能動スイッチ301の他端に接続され、かつ他端が大電力電子管4のカソード401に接続された第1巻線と、一端がエネルギー回生用のダイオード333を介して整流平滑回路2の出力端aに接続され、かつ他端が整流平滑回路2の出力端bおよび大電力電子管4のコレクタ403に接続された第2巻線と、を備えている。第1巻線と第2巻線の巻数比は、1対1になっている。
The
還流ダイオード322は、アノードが第1直流高電圧能動スイッチ301の他端に接続され、カソードが変圧器312の第1巻線の他端に接続されている。還流ダイオード322は、変圧器312の第1巻線を流れる電流を還流させる。
The free-wheeling
第2直流高電圧能動スイッチ331は、一端が逆流防止用のダイオード332を介して変圧器312の第2巻線の一端に接続され、かつ他端が変圧器312の第2巻線の他端に接続されている。変圧器312の第1巻線と第2巻線の巻数比が1対1になっていることから、第2直流高電圧能動スイッチ331には、第1直流高電圧能動スイッチ301と同じものを用いることができる。言い換えれば、第1直流高電圧能動スイッチ301と第2直流高電圧能動スイッチ331は、スイッチング素子の数や絶縁物の量および寸法を同じにすることができる。
The second DC high-voltage
逆流防止用のダイオード332は、アノードが第2直流高電圧能動スイッチ331の一端に接続され、かつカソードが変圧器312の第2巻線の一端に接続されるように、第2直流高電圧能動スイッチ331の一端と第2巻線の一端との間に介装されている。逆流防止用のダイオード332は、変圧器312の第2巻線の一端から第2直流高電圧能動スイッチ331を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制する。
The reverse
エネルギー回生用のダイオード333は、アノードが整流平滑回路2の出力端aに接続され、かつカソードが変圧器312の第2巻線の一端に接続されるように、整流平滑回路2の出力端aと第2巻線の一端との間に介装されている。エネルギー回生用のダイオード333は、変圧器312の第2巻線の一端および第2直流高電圧能動スイッチ331の一端から整流平滑回路2の出力端aに向かって流れる電流を規制する。
The
また、電子管用電源装置1Aは、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331を制御する制御部501を備えている。制御部501は、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を切り替える。第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態には、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオン状態となる第1モードと、第1直流高電圧能動スイッチ301がオフ状態となる一方で第2直流高電圧能動スイッチ331がオン状態となる第2モードと、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となる第3モードとが含まれる。
The electron tube power supply device 1 </ b> A includes a
[電子管用電源装置の動作]
電子管用電源装置1Aは、大電力電子管4に対してパルス状の電圧を供給するパルス運転と、大電力電子管4に対してパルス状ではない連続的な電圧を供給する直流運転とを行う。
[Operation of power supply unit for electron tube]
The electron tube power supply device 1 </ b> A performs a pulse operation for supplying a pulsed voltage to the high-
(パルス運転)
図2に、パルス運転時における電子管用電源装置1Aの動作を示し、図3に、パルス運転時における電子管用電源装置1A各部の電圧波形および電流波形を示す。
(Pulse operation)
FIG. 2 shows the operation of the electron tube
図3において、vKはコレクタ403の電圧を基準としたカソード401の電圧、vS1は第1直流高電圧能動スイッチ301の一端の電圧を基準とした第1直流高電圧能動スイッチ301の他端の電圧、vS2は第2直流高電圧能動スイッチ331の一端の電圧を基準とした第2直流高電圧能動スイッチ331の他端の電圧、iKはカソード401の電流、iLは変圧器312の第1巻線の電流、iS2は第2直流高電圧能動スイッチ331の電流、iS3はエネルギー回生用のダイオード333の電流である。iK、iS3については、電子管用電源装置1Aの入力側から出力側に向かう方向(図2の左から右に向かう方向)を正とし、iL、iS2、については、電子管用電源装置1Aの出力側から入力側に向かう方向(図2の右から左に向かう方向)を正とする。また、電子管用電源装置1Aの定格出力電圧を−A[V]とし、コンデンサ204の容量は十分に大きいものとする。
In FIG. 3, v K is the voltage of the
図3に示すように、時刻t1よりも前は、制御部501の制御下で第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となっている(第3モード)。第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。
As shown in FIG. 3, is before time t 1, the first high DC voltage
時刻t1において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードに切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧が大電力電子管4のカソード401に供給されるので、カソード401の電圧vKが−A[V]まで立ち上がる。また、図2(A)に示すように、カソード401から変圧器312の第1巻線、第1直流高電圧能動スイッチ301、平滑リアクトル202、整流器201を経由してコレクタ403に至る電流経路が形成されるので、カソード401の電流iKも立ち上がる。
When the
さらに、変圧器312の第1巻線に電流iLが流れると、変圧器312の第2巻線にも電流が流れる。第2巻線の電流は、第2直流高電圧能動スイッチ331、逆流防止用のダイオード332を経て第2巻線に還流する。第1巻線の電流iLは、平滑コンデンサ204の容量が十分に大きいため一旦立ち上がるとほとんど減衰しないが、第2巻線の電流(第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2)は第2直流高電圧能動スイッチ331および逆流防止用のダイオード332のオン抵抗による電圧降下のため立ち上がった後減衰していく。
Furthermore, when current i L flows through the first winding of
時刻t2において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードから第2モードに切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vKおよび電流iKは立ち下がる。
When the
時刻t3では、カソード401の電圧vKおよび電流iKはゼロになり、第1巻線の電流iLは、全て還流ダイオード322を介して還流する(図2(B)参照)。なお、還流する第1巻線の電流iLは、第2巻線の電流とほぼ同じ減衰率で減衰する。
At time t 3 , the voltage v K and current i K of the
時刻t3以降の第2モードにおいて、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。
In a second mode of time t 3 after, since the end of the first high DC voltage
時刻t4において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第2モードから第3モードに切り替えると、第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2および第1巻線の電流iLはゼロに向かって急激に減少する一方、第2直流高電圧能動スイッチ331の一端の電圧が降下してエネルギー回生用のダイオード333に電流iS3が流れ始める。この電流iS3は、図2(C)に示すように変圧器312の第2巻線を経由して平滑コンデンサ204に回生される。すなわち、変圧器312で発生した電磁エネルギーは、平滑コンデンサ204に回生される。
At time t 4, flows
時刻t5では、第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2および第1巻線の電流iLがゼロになる一方、エネルギー回生用のダイオード333を流れる電流iS3は最大になり、第2直流高電圧能動スイッチ331の電圧vS2は+A[V]となる。その後、エネルギー回生用のダイオード333の電流iS3は減少し、時刻t6においてゼロになると、第2直流高電圧能動スイッチ331の電圧vS2は+A[V]から減少し、時刻t7においてゼロになる。時刻t7以降、電子管用電源装置1Aは時刻t1以前と同じ状態になる。したがって、時刻t7以降、制御部501が、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を再び第1モードにし、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替える制御を繰り返し行うことで、パルス状の電圧を大電力電子管4のカソード401に繰り返し供給することができる。
At time t 5, while the current i L of the second high voltage DC
結局、電子管用電源装置1Aによれば、変圧器312で発生した電磁エネルギーを平滑コンデンサ204に回生しているので、従来の電子管用電源装置1Bと異なりエネルギー吸収用の抵抗器321は不要となる。このため、電子管用電源装置1Aでは、エネルギー吸収用の抵抗器321に起因する電力損失の問題や装置全体が大型化の問題は発生しない。
Eventually, according to the electron tube
また、電子管用電源装置1Aでは、第1直流高電圧能動スイッチ301をオン状態からオフ状態に切り換えたときに、定格電圧(+A[V])を大幅に超過する電圧が第1直流高電圧能動スイッチ301に印加されることはないので(図3の時刻t3参照)、第1直流高電圧能動スイッチ301を構成するスイッチング素子の数を減らしたり、第1直流高電圧能動スイッチ301に含まれる絶縁物を小型化したりすることができる。その結果、電子管用電源装置1Aは、従来の電子管用電源装置1Bよりも装置全体を小型化することができる。
Further, in the electron tube
(直流運転)
図4に、直流運転時における電子管用電源装置1Aの動作を示し、図5に、直流運転時における電子管用電源装置1A各部の電圧波形および電流波形を示す。なお、図5は、図3と同様の見方をするものとする。
(DC operation)
FIG. 4 shows the operation of the electron tube
図5に示すように、時刻t11よりも前は、制御部501の制御下で第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331がオフ状態となっており、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。
As shown in FIG. 5, it is before the time t 11, the first high DC voltage
時刻t11において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を第1モードに切り替えると、カソード401の電圧vKが−A[V]まで立ち上がり、カソード401の電流iKも立ち上がる。
At time t 11, the
さらに、変圧器312の第1巻線に電流iLが流れると、変圧器312の第2巻線にも電流が流れる(図4(A)参照)。第1巻線の電流iLは、交流電源101から変圧器102、整流器201および平滑リアクトル202を介して電力供給を受けるため一旦立ち上がるとほとんど減衰しない。一方、第2巻線の電流(第2直流高電圧能動スイッチ331を流れる電流iS2)は、第2直流高電圧能動スイッチ331および逆流防止用のダイオード332のオン抵抗による電圧降下のため立ち上がった後減衰していき、時刻t12においてゼロになる(図4(B)参照)。
Furthermore, when current i L flows through the first winding of
時刻t13において、制御部501が第1直流高電圧能動スイッチ301の状態をオン状態からオフ状態に切り替えると、整流平滑回路2の出力端aから出力される−A[V]の電圧がカソード401に供給されなくなるので、カソード401の電圧vKおよび電流iKが立ち下がる一方、第1直流高電圧能動スイッチ301の電圧vS1が立ち上がる。
At time t 13, the
時刻t14では、カソード401の電圧vKおよび電流iKはゼロになり、第1巻線の電流iLは、全て還流ダイオード322を介して還流する(図4(C)参照)。なお、時刻t14の前後で第1巻線の電流iLの電流値は変化しないので、第2巻線の電流はゼロのままである。
At time t 14, the voltage v K and current i K of the
また、時刻t14において、第1直流高電圧能動スイッチ301の一端に整流平滑回路2の出力端aの電圧である−A[V]が印加されるため、電圧vS1は+A[V]となる。
At time t 14 , −A [V], which is the voltage at the output terminal a of the rectifying and smoothing
このように、電子管用電源装置1Aでは、第1直流高電圧能動スイッチ301をオン状態からオフ状態に切り換えたときに、定格電圧(+A[V])を大幅に超過する電圧が第1直流高電圧能動スイッチ301に印加されることはないので(図5の時刻t14参照)、第1直流高電圧能動スイッチ301を構成するスイッチング素子の数を減らしたり、第1直流高電圧能動スイッチ301に含まれる絶縁物を小型化したりすることができる。その結果、電子管用電源装置1Aは、従来の電子管用電源装置1Bよりも装置全体を小型化することができる。
Thus, in the electron tube
なお、直流運転時における電子管用電源装置1Aでは、通常、変圧器312で発生した電磁エネルギーはコンデンサ204に回生されない。しかしながら、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に(図4(A)の状態で)大電力電子管4が短絡した場合は、制御部501が、第1直流高電圧能動スイッチ301および第2直流高電圧能動スイッチ331の状態を、変圧器312の第2巻線を流れる電流がゼロになる前に第1モードから第2モード、第3モードの順に切り替えるので、変圧器312で発生した電磁エネルギーがコンデンサ204に回生される。
In the electron tube
以上、本発明に係る電子管用電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of the power supply device for electron tubes which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
直列に接続された素子の入替えは等価と見做される。例えば、逆流防止用のダイオード332は、アノードが変圧器312の第2巻線の他端および整流平滑回路2の出力端bに接続され、かつカソードが第2直流高電圧能動スイッチ331の他端に接続されるように、第2巻線の他端と整流平滑回路2の出力端bとの接続点と第2直流高電圧能動スイッチ331の他端との間に介装してもよい。
Replacement of elements connected in series is considered equivalent. For example, the
上記実施形態では、第1巻線と第2巻線の巻数比が1対1の変圧器312を用いたが、巻数比は適宜変更することができる。巻数比を変更することで、回生時間(図3の時刻t4から時刻t6まで時間)を長くしたり短くしたりすることができる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、還流手段として還流ダイオード322を使用しているが、変圧器312の第1巻線を流れる電流を還流させることができるものであれば、還流ダイオード322に換えて使用することができる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、第1の電流規制手段としてダイオード333を使用しているが、変圧器312の第2巻線の一端および第2直流高電圧能動スイッチ331の一端から整流平滑回路2の出力端aに向かって流れる電流を規制することができるものであれば、ダイオード333に換えて使用することができる。例えば、制御部501の制御下で第1モードおよび第2モードのときにオフ状態となり、第3モードのときにオン状態となるスイッチを使用してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、第2の電流規制手段としてダイオード332を使用しているが、変圧器312の第2巻線の一端から第2直流高電圧能動スイッチ331を経由して変圧器312の第2巻線の他端に流れる電流を規制することができるものであれば、ダイオード332に換えて使用することができる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、第2直流高電圧スイッチ33を、第2直流高電圧能動スイッチ331と逆流防止用のダイオード332とで構成しているが、制御部501の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、かつ変圧器312の第2巻線の一端から当該第2直流高電圧スイッチ33を経由して第2巻線の他端に流れる電流を規制できるのであれば、適宜その構成を変更することができる。
In the above embodiment, the second DC
また、本発明に係る電子管用電源装置は、大電力電子管(ジャイロトロン)4以外の電子管にも適用することができる。 The power supply device for an electron tube according to the present invention can also be applied to an electron tube other than the high power electron tube (gyrotron) 4.
1A 電子管用電源装置
101 交流電源
102 変圧器
2 整流平滑回路
201 整流器
202 平滑リアクトル
203 制動抵抗器
204 平滑コンデンサ
301 第1直流高電圧能動スイッチ(第1スイッチ)
312 短絡電流抑制用の変圧器
322 還流ダイオード
33 第2直流高電圧スイッチ(第2スイッチ)
331 第2直流高電圧能動スイッチ(第2能動スイッチ素子)
332 逆流防止用のダイオード(第2の電流規制手段)
333 エネルギー回生用のダイオード(第1の電流規制手段)
4 大電力電子管
401 カソード
402 アノード
403 コレクタ
421、422 抵抗器
501 制御部
1A Electron Tube
312
331 Second DC high voltage active switch (second active switch element)
332 Backflow prevention diode (second current regulating means)
333 Diode for energy regeneration (first current regulating means)
4 High
Claims (5)
一端が前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続された第1スイッチと、
一端が前記第1スイッチの他端に接続されるとともに他端が前記電子管に接続された第1巻線、および一端が前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に接続されるとともに他端が前記整流平滑回路の低電圧側の出力端に接続された第2巻線からなる変圧器と、
前記第1巻線に並列接続された、前記第1巻線を流れる電流を還流させる還流手段と、
一端が前記第2巻線の一端に接続されるとともに他端が前記第2巻線の他端に接続された第2スイッチと、
前記第2巻線の一端および前記第2スイッチの一端から前記整流平滑回路の高電圧側の出力端に向かって流れる電流を規制する第1の電流規制手段と、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子管用電源装置。 A power supply device for an electron tube that rectifies and smoothes an input AC voltage with a rectifying / smoothing circuit including a smoothing capacitor and supplies the same to an electron tube,
A first switch having one end connected to the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
A first winding having one end connected to the other end of the first switch and the other end connected to the electron tube, and one end connected to an output end on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit and the other end A transformer comprising a second winding connected to the output terminal on the low voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
Recirculation means connected in parallel to the first winding to recirculate the current flowing through the first winding;
A second switch having one end connected to one end of the second winding and the other end connected to the other end of the second winding;
First current regulating means for regulating a current flowing from one end of the second winding and one end of the second switch toward the output terminal on the high voltage side of the rectifying and smoothing circuit;
A control unit for controlling the first switch and the second switch;
An electron tube power supply device comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の電子管用電源装置。 The first switch and the second switch that are switched by the control unit include a first mode in which the first switch and the second switch are turned on, and a state in which the first switch is turned off. 2. The electron tube power supply device according to claim 1, comprising: a second mode in which the second switch is turned on; and a third mode in which the first switch and the second switch are turned off. .
ことを特徴とする請求項2に記載の電子管用電源装置。 In the pulse operation, the control unit sets the state of the first switch and the second switch to the first mode, and then sets the first switch from the first mode before the current flowing through the second winding becomes zero. 3. The electron tube power supply device according to claim 2, wherein the mode is switched in the order of two modes and the third mode.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子管用電源装置。 The first current regulating means includes a high voltage of the rectifying / smoothing circuit such that an anode is connected to an output terminal on a high voltage side of the rectifying / smoothing circuit and a cathode is connected to one end of the second winding. The power supply device for an electron tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply device is a diode interposed between an output end on the side and one end of the second winding.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子管用電源装置。 The second switch includes a second active switch element controlled by the control unit and a current flowing from one end of the second winding to the other end of the second winding via the second active switch element. The power supply device for an electron tube according to any one of claims 1 to 4, further comprising second current regulating means for regulating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014136817A JP6256992B2 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Electronic tube power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014136817A JP6256992B2 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Electronic tube power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016015831A JP2016015831A (en) | 2016-01-28 |
JP6256992B2 true JP6256992B2 (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=55231633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014136817A Active JP6256992B2 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Electronic tube power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6256992B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115800995B (en) * | 2023-02-06 | 2023-05-02 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | Output wave power control method, device and equipment of gyrotron oscillator |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4789808A (en) * | 1986-05-23 | 1988-12-06 | Toshiba Kabushiki Kaisha | Gyrotron device with adjustable pitch factor |
JP3615900B2 (en) * | 1997-03-05 | 2005-02-02 | 日本原子力研究所 | Feed-forward control device |
JPH11162366A (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-18 | Toshiba Corp | Gyrotron power source device |
JP4041229B2 (en) * | 1998-10-27 | 2008-01-30 | 株式会社小松製作所 | Charger |
JP3918996B2 (en) * | 2002-04-26 | 2007-05-23 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | Power supply for gyrotron |
-
2014
- 2014-07-02 JP JP2014136817A patent/JP6256992B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016015831A (en) | 2016-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5472183B2 (en) | Switching power supply | |
WO2012105112A1 (en) | Dc-dc converter | |
JP5387628B2 (en) | Current type isolated converter | |
EP3079252A2 (en) | Universal input voltage dc-dc converter employing low voltage capacitor power bank | |
JP2014110643A (en) | Dc/dc voltage conversion device and method of controlling voltage conversion | |
JP6840032B2 (en) | Insulated switching power supply | |
KR102005880B1 (en) | DC to DC Converting System | |
JP2013074767A (en) | Dc/dc converter | |
JP6256992B2 (en) | Electronic tube power supply | |
JP2014053220A (en) | Ionizer | |
JP6673801B2 (en) | Gate pulse generation circuit and pulse power supply device | |
JP6582175B2 (en) | DC-DC converter device | |
CN110518789B (en) | Soft switching circuit and power electronic equipment | |
CN110605459B (en) | Welding power supply device | |
JP2006352959A (en) | Dc-dc converter | |
JP2019149867A (en) | Power converter and power conversion system | |
JP2015228760A (en) | Switching power supply | |
US20220094261A1 (en) | Dc pulse power supply device | |
US20220094269A1 (en) | Dc pulse power supply device | |
JP2010200470A (en) | Energy regeneration snubber circuit | |
JP2011061953A (en) | Multi-output switching power supply device | |
JP2017063570A (en) | Power supply device | |
JP2016208725A (en) | Switching power supply device | |
JP5927635B2 (en) | High-speed inversion pulse power supply | |
WO2016075720A1 (en) | Power supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6256992 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |