JP6673801B2 - ゲートパルス発生回路およびパルス電源装置 - Google Patents
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Description
パルストランスを介して、前記パルストランスの2次側に接続されたサイリスタのゲートにゲートパルス電流を供給するためのゲートパルス発生回路であって、
前記パルストランスに第1電流を出力する第1ゲートドライブ回路と、
前記パルストランスに第2電流を出力する第2ゲートドライブ回路と、
前記第1ゲートドライブ回路に前記第1電流を出力させた後に、前記第2ゲートドライブ回路に前記第2電流を出力させる制御回路と、
を備え、
前記第1ゲートドライブ回路は、
第1コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第1コンデンサの放電電流に基づいて前記第1電流として単極性のパルス電流を生成する第1スイッチ回路と、を備え、
前記第2ゲートドライブ回路は、
第2コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第2コンデンサの放電電流に基づいて前記第2電流として両極性のパルス電流を生成する第2スイッチ回路と、を備える
ことを特徴とする。
前記第2スイッチ回路は、
正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子を直列接続したハーフブリッジ回路と、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の接続点に接続された直列共振コンデンサと、を備え、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下で交互にオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ように構成することができる。
前記第2スイッチ回路は、
第1正極側スイッチング素子と第1負極側スイッチング素子を直列接続し、かつ第2正極側スイッチング素子と第2負極側スイッチング素子を直列接続したフルブリッジ回路と、
1次巻線の一端が前記第1正極側スイッチング素子と前記第1負極側スイッチング素子との接続点に接続され、前記1次巻線の他端が前記第2正極側スイッチング素子と前記第2負極側スイッチング素子との接続点に接続されたインバータトランスと、
前記インバータトランスの2次巻線と前記第2スイッチ回路の出力端との間に介装された結合コンデンサと、を備え、
前記第1正極側スイッチング素子、前記第1負極側スイッチング素子、前記第2正極側スイッチング素子および前記第2負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ように構成することができる。
サイリスタと、前記サイリスタのアノード側に設けられた主コンデンサと、前記サイリスタのカソード側に設けられた負荷コイルと、前記負荷コイルに並列に設けられたサージ吸収回路とを備え、前記サイリスタがオン状態のときに前記主コンデンサに蓄積された電力を前記負荷コイルに供給する電源回路と、
パルストランスを備え、前記パルストランスの2次巻線の一端側が前記サイリスタのゲートに接続されたサイリスタゲート回路と、
前記パルストランスの1次巻線側に接続されたゲートパルス発生回路と、
を含むパルス電源装置であって、
前記ゲートパルス発生回路は、
前記パルストランスに第1電流を出力する第1ゲートドライブ回路と、
前記パルストランスに第2電流を出力する第2ゲートドライブ回路と、
前記第1ゲートドライブ回路に前記第1電流を出力させた後に、前記第2ゲートドライブ回路に前記第2電流を出力させる制御回路と、
を備え、
前記第1ゲートドライブ回路は、
第1コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第1コンデンサの放電電流に基づいて前記第1電流として単極性のパルス電流を生成する第1スイッチ回路と、を備え、
前記第2ゲートドライブ回路は、
第2コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第2コンデンサの放電電流に基づいて前記第2電流として両極性のパルス電流を生成する第2スイッチ回路と、を備える
ことを特徴とする。
前記第2スイッチ回路は、
正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子を直列接続したハーフブリッジ回路と、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の接続点に接続された直列共振コンデンサと、を備え、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下で交互にオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ように構成することができる。
前記第2スイッチ回路は、
第1正極側スイッチング素子と第1負極側スイッチング素子を直列接続し、かつ第2正極側スイッチング素子と第2負極側スイッチング素子を直列接続したフルブリッジ回路と、
1次巻線の一端が前記第1正極側スイッチング素子と前記第1負極側スイッチング素子との接続点に接続され、前記1次巻線の他端が前記第2正極側スイッチング素子と前記第2負極側スイッチング素子との接続点に接続されたインバータトランスと、
前記インバータトランスの2次巻線と前記第2スイッチ回路の出力端との間に介装された結合コンデンサと、を備え、
前記第1正極側スイッチング素子、前記第1負極側スイッチング素子、前記第2正極側スイッチング素子および前記第2負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ように構成することができる。
前記サイリスタゲート回路は、
前記パルストランスの前記2次巻線に接続された整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
一端が前記平滑回路に接続され、他端が前記サイリスタの前記ゲートに接続されたゲート直列抵抗器と、を備え、
前記平滑回路は、
一端が前記ゲート直列抵抗器の一端に接続された抵抗器と、一端が前記抵抗器の他端に接続され、他端が前記サイリスタのカソードに接続された平滑コンデンサと、を備える
ことが好ましい。
例えば、第1ゲートドライブ回路および第2ゲートドライブ回路の構成は、第1ゲートドライブ回路が制御回路の制御下でパルストランス21に単極性のパルス電流を出力し、第2ゲートドライブ回路が制御回路の制御下でパルストランス21に両極性のパルス電流を出力するのであれば、適宜変更することができる。
2 サイリスタゲート回路
3 サイリスタ
4 主コンデンサ
5 同軸ケーブル
6 サージ吸収回路
7 負荷コイル
8 充電抵抗器
9 放電抵抗器
10 放電器
11 断路器
12 充電器
21 パルストランス
22 整流平滑回路
100 パルス電源装置
101 交流電源
102 ブレーカ
103 電磁接触器
104 摺動電圧調整器
111,121 変圧器
112,122 整流ブリッジ回路
113 第1充電抵抗器
114 第1コンデンサ
115 第1スイッチ回路
116 第1スイッチ素子
123 第2充電抵抗器
124 第2コンデンサ
125 第2スイッチ回路
126 第2スイッチ素子
127 逆流防止用のダイオード
131 ゲートパルス制御回路
132 第1タイミング制御回路
133 第2タイミング制御回路
134 ゲートパルス制御回路
135 タイミング制御回路
141 第1スイッチ素子駆動回路
142 第2スイッチ素子駆動回路
143 スイッチ素子駆動回路
155 第2スイッチ回路
201,202 第1および第2ゲートドライブ回路出力端
221 整流回路
222 抵抗器
223 平滑コンデンサ
224 ゲート直列抵抗器
225 ゲート並列抵抗器
226 ゲート並列コンデンサ
301,302 第1タイミング制御回路入力端
303,304 第1タイミング制御回路出力端
305,307,309,311,312,313 抵抗器
306 NPNトランジスタ
308 コンデンサ
310 PNPトランジスタ
401,402 第2タイミング制御回路入力端
403,404 第2タイミング制御回路出力端
405,408,409,411,412,413 抵抗器
406 NPNトランジスタ
407 コンデンサ
410 PNPトランジスタ
1251 正極側スイッチング素子
1252 負極側スイッチング素子
1253 直列共振コンデンサ
1254 直列共振リアクトル
1551 第1正極側スイッチング素子
1552 第1負極側スイッチング素子
1553 第2正極側スイッチング素子
1554 第2負極側スイッチング素子
1555 直列共振コンデンサ
1556 直列共振リアクトル
1557 インバータトランス
1558 結合コンデンサ
Claims (7)
- パルストランスを介して、前記パルストランスの2次側に接続されたサイリスタのゲートにゲートパルス電流を供給するためのゲートパルス発生回路であって、
前記パルストランスに第1電流を出力する第1ゲートドライブ回路と、
前記パルストランスに第2電流を出力する第2ゲートドライブ回路と、
前記第1ゲートドライブ回路に前記第1電流を出力させた後に、前記第2ゲートドライブ回路に前記第2電流を出力させる制御回路と、
を備え、
前記第1ゲートドライブ回路は、
第1コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第1コンデンサの放電電流に基づいて前記第1電流として単極性のパルス電流を生成する第1スイッチ回路と、を備え、
前記第2ゲートドライブ回路は、
第2コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第2コンデンサの放電電流に基づいて前記第2電流として両極性のパルス電流を生成する第2スイッチ回路と、を備える
ことを特徴とするゲートパルス発生回路。 - 前記第2スイッチ回路は、
正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子を直列接続したハーフブリッジ回路と、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の接続点に接続された直列共振コンデンサと、を備え、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下で交互にオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートパルス発生回路。 - 前記第2スイッチ回路は、
第1正極側スイッチング素子と第1負極側スイッチング素子を直列接続し、かつ第2正極側スイッチング素子と第2負極側スイッチング素子を直列接続したフルブリッジ回路と、
1次巻線の一端が前記第1正極側スイッチング素子と前記第1負極側スイッチング素子との接続点に接続され、前記1次巻線の他端が前記第2正極側スイッチング素子と前記第2負極側スイッチング素子との接続点に接続されたインバータトランスと、
前記インバータトランスの2次巻線と前記第2スイッチ回路の出力端との間に介装された結合コンデンサと、を備え、
前記第1正極側スイッチング素子、前記第1負極側スイッチング素子、前記第2正極側スイッチング素子および前記第2負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載のゲートパルス発生回路。 - サイリスタと、前記サイリスタのアノード側に設けられた主コンデンサと、前記サイリスタのカソード側に設けられた負荷コイルと、前記負荷コイルに並列に設けられたサージ吸収回路とを備え、前記サイリスタがオン状態のときに前記主コンデンサに蓄積された電力を前記負荷コイルに供給する電源回路と、
パルストランスを備え、前記パルストランスの2次巻線の一端側が前記サイリスタのゲートに接続されたサイリスタゲート回路と、
前記パルストランスの1次巻線側に接続されたゲートパルス発生回路と、
を含むパルス電源装置であって、
前記ゲートパルス発生回路は、
前記パルストランスに第1電流を出力する第1ゲートドライブ回路と、
前記パルストランスに第2電流を出力する第2ゲートドライブ回路と、
前記第1ゲートドライブ回路に前記第1電流を出力させた後に、前記第2ゲートドライブ回路に前記第2電流を出力させる制御回路と、
を備え、
前記第1ゲートドライブ回路は、
第1コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第1コンデンサの放電電流に基づいて前記第1電流として単極性のパルス電流を生成する第1スイッチ回路と、を備え、
前記第2ゲートドライブ回路は、
第2コンデンサと、
前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わり、前記第2コンデンサの放電電流に基づいて前記第2電流として両極性のパルス電流を生成する第2スイッチ回路と、を備える
ことを特徴とするパルス電源装置。 - 前記第2スイッチ回路は、
正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子を直列接続したハーフブリッジ回路と、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の接続点に接続された直列共振コンデンサと、を備え、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下で交互にオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ことを特徴とする請求項4に記載のパルス電源装置。 - 前記第2スイッチ回路は、
第1正極側スイッチング素子と第1負極側スイッチング素子を直列接続し、かつ第2正極側スイッチング素子と第2負極側スイッチング素子を直列接続したフルブリッジ回路と、
1次巻線の一端が前記第1正極側スイッチング素子と前記第1負極側スイッチング素子との接続点に接続され、前記1次巻線の他端が前記第2正極側スイッチング素子と前記第2負極側スイッチング素子との接続点に接続されたインバータトランスと、
前記インバータトランスの2次巻線と前記第2スイッチ回路の出力端との間に介装された結合コンデンサと、を備え、
前記第1正極側スイッチング素子、前記第1負極側スイッチング素子、前記第2正極側スイッチング素子および前記第2負極側スイッチング素子は、前記制御回路の制御下でオン状態とオフ状態とが切り替わることで、前記第2電流を生成する
ことを特徴とする請求項4に記載のパルス電源装置。 - 前記サイリスタゲート回路は、
前記パルストランスの前記2次巻線に接続された整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
一端が前記平滑回路に接続され、他端が前記サイリスタの前記ゲートに接続されたゲート直列抵抗器と、を備え、
前記平滑回路は、
一端が前記ゲート直列抵抗器の一端に接続された抵抗器と、一端が前記抵抗器の他端に接続され、他端が前記サイリスタのカソードに接続された平滑コンデンサと、を備える
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載のパルス電源装置。
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