JPH01114916A

JPH01114916A - 電源装置

Info

Publication number: JPH01114916A
Application number: JP27385987A
Authority: JP
Inventors: Shinzaburo Matsuda; 松田　慎三郎; Noriko Ishida; 石田　紀子; Hiroshi Ikeda; 博池田; Osamu Higa; 修比嘉
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1989-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は核融合に用いられる中性粒子入射装置（以下Ｎ
ＢＩと略す）電源の中のアーク電源・フィラメント電源
等、交流電圧帰還によシ直流電圧を制御する電源装置に
関するものである。

（従来の技術）ＮＢＩはｆラズマ状態の気体中のイオンに高電圧を印加
して加速し、途中で中性化したものを核融合のプラズマ
等に入射し、その運転エネルギーで加熱する装置である
。ＮＢＩ電源はＮＢＩのプラズマ発生、加速等に必要な
直流高電圧を発生する電源で、フィラメント電源、アー
ク電源、加速電源、減速電源、偏向磁石電源等で構成さ
れている。ＮＢＩのソースプラズマは、水素ガス（Ｈ３
）や重水素ガスＣＤ、）をフィラメントにて加熱した後
、フィラメントとアーク電極間に低圧気中放電の一種で
あるＰＩＧ放電を起こして作られる。このＰＩＧ放電を
発生させるＯＫ必要な直流電圧を供給するのがＰＩＧ電
源（アーク電源・フィラメント電源）である。

従来技術によるアーク電源装置を第２図に示す。

第２図において、１は交流母線、２は交流遮断器、３は
数ＫＷから数＋ＫＷの母線電圧を必要な電圧に下げる変
圧器、４は点弧位相角によシ直流出力電圧を制御する交
流サイリスクスイッチ、５は加速電源高電位部にあるア
ーク電源の出力部と大地レベルに、Ｓる交流側とを絶縁
するための絶縁変圧器、６は交流電圧を直流電圧に変換
する整流器、７は整流器６の出力電圧を平滑化する平滑
回路、８は負荷、９は交流サイリスクスイッチ４の出力
電圧を電子レベルの電圧に下げる補助変圧器、１０は補
助変圧器９によって変圧された交流電圧を直流電圧に変
換する整流回路、１ノは帰還回路の負荷となる抵抗、１
２は帰還回路の出力電圧を検出する電圧検出器、１３は
電圧検出器１２によって検出された電圧のりプルを除去
する低域通過フィルタ、１４は低域通過フィルタ１３に
よってリプルを除去した帰還電圧５１と電圧基準５２の
差を入力して電圧を制御する定電圧制御回路、１５は定
電圧制御回路１４よシ出力される制御信号とサイリスタ
の点弧角の基準を検出するための計器用変圧器１６の出
力から点弧相と点弧タイミングを決定する位相制御回路
、１７はパルスアンプである。

アーク電源は負荷がＰＩＧ放電と特殊なため、直流出力
電圧を帰還して定電圧制御を行うと、アーク電流が不安
定になるという不具合が発生する。

つ−１）、アーク放電開始後もアーク電圧を一定に保つ
とアーク電流が増大してしまうのである。そのために、
トランスのレギエレーシヲン機能を利用し負荷変動のた
めに電流が増大すると電圧が低下する様に絶縁トランス
１次側の交流電圧を帰還して制御を行っている。

しかし、−膜内に帰還回路の補助変圧器９は主回路の絶
縁変圧器５に比して容量が小さいため％ＩＲ（百分率抵
抗）が大きく％ＩＸ（百分率リアクタンス）が小さくな
る。又、主回路の直流側にはリアクトルが存在するが、
帰還回路は抵抗負荷のみである。そのため主回路と帰還
回路の転流重なシ角が異なシ、°トランスの２次側交流
線間電圧波形、整流器出力波形が異なってしまう。

第３図に主回路のトランス３４０ＫＶ人、３８０Ｖ／２
０１Ｖ、％Ｉ　Ｘ＝２５％、帰還回路の補助トランス１
５ＫＶＡ、４２０Ｖ／１５Ｖ、％ｌＸ−０，８３％、主
回路直流側０．６ｍＨのリアクトルであシ、帰還回路直
流側リアクトルなし、主回路負荷電流０．４４　Ｐ・Ｕ
・、帰還回路負荷電流０．０　Ｉ　Ｐ　−Ｕ・の場合の
各部波形を示す０位相制御角は交流線間電圧ゼロ点を基
準にして約７００である。第３図（ａ）に帰還回路補助
変圧器９の二次側線間電圧波形、第３図（ｂＪに主回路
絶縁変圧器５の二次側線間電圧波形を示す、第３図（ｂ
）の主回路の波形は整流器の転流重なシ角の影響で矢印
に示す部分に線間電圧がゼロとなる区間が発生する。し
かし、帰還回路の方は転流重なシ角がほとんどゼロであ
るため、線間電圧のゼロ区間が発生しない、そのため帰
還回路の整流回路１０の出力には主回路ではゼロとなる
べき区間の電圧が整流されて第４図（ａ）において斜線
で示しである部分の電圧として出てしまい、第４図（ｂ
）に示す主回路の整流器６の出力電圧波形と異なってし
まう、入力電圧に変動がない時は主回路の整流器６の出
力電圧波形と帰還回路の整流回路１０の出力電圧波形と
が異なっていても基準と主回路直流出力は１対１に対応
している。

しかし入力電圧が変動して位相制御角が変化すると帰還
回路の整流回路１０の出力波形のうち第４図（１）に斜
線で示しである部分の電圧の割合が変わってしまう。例
えばα＝７００の場合斜線部の電圧は全電圧に対し約１
５％、それが電源低下によシ位相制御角が進み６５°に
なると約７％となる。そのため電源が低下して斜線部以
外の電圧、つｔ、ｂ主回路と共通の部分の電圧を補償し
ようと位相制御角が進むと、帰還回路における第４図（
ａＪの斜線部の電圧が減るため、制御はその分も補償す
るために位相制御角は更に進む、主回路においては、も
ともと斜線部の電圧がないため斜線部分の電圧を補償し
た分だけ余分に電圧がでてしまう、先に述べた条件で−
１０，５％の電源変動を行った場合直流出力電圧の波形
を第５図に示す０図中矢印人で示す１６０ｍ５にて電源
電工が−１０，５％であるとすると主回路電圧は８．５
％上昇し、矢印Ｂで示す３００ｍ５にて電源電工をもと
にもどすと、もとの出力電圧にもどる。

（発明が解決しようとする問題点）以上説明したように従来の回路構成において＃′ｉ１つ
の基準値に対し、入力電源電圧によって何通りもの直流
出力電圧となシ、入力電源電圧変動を補償できないとい
う不具合が発生する。

本発明の目的は前述した不具合を解消し、入力電源電圧
変動があっても直流出力を一定に保てる電源装置を提供
することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するため、交流電圧を交流サ
イリスクスイッチ、絶縁変換器及び整流器を介して直流
電圧に変換し負荷の１つに少なくともリアクトルを有し
、交流サイリスクスイッチの交流出力電圧を帰還して１
！圧制御を行う電源装置において、帰還電圧検出回路の
特性と主回路の特性を一致させる手段を設ける構成とし
たものである。

（作用）したがりて、かかる構成の本発明にありては交流サイリ
スクスイッチの交流出力電圧を帰還して電圧制御が行な
われているとき、電源電圧変動を起しても帰還電圧検出
回路の特性と主回路の特性とが一致しているので、すぐ
にもとの電圧に復帰し、電源電圧変動の補償を行なうこ
とが可能”となる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図に示す、第１図において、第
２図と同一の要素は同一の符号を付して説明を省略する
。１８Ｆｉ、交流リアクトル、１９は直流リアクトルで
ある。低域通過フィルタ１３は直流リアクトル１９．抵
抗１１を含めて主回路の平滑回路７と同一特性とする。

帰還回路に交流リアクトル１８を設けることにより主回
路の絶縁変圧器５と％Ｉｘを等しくシ、直流リアクトル
１９を設けることによシ転流重なシ角を発生させる。帰
還回路の負荷抵抗１１も主回路と同じ転流重なυ角とな
る様に選択する。前述した回路条件に帰還回路の補助変
圧器９の２次側に１０ｍＨの交流リアクトル、帰還回路
直流側に１００ｍＨの直流リアクトルを設け、帰還回路
の直流電流を主回路と同じパーユニット換算値とじた場
合・の・各部波形を第６図及び第７図に示す、第６図（
Ｊｌ）が帰還回路補助変圧器９の二次側線間電圧波形、
第６図（ｂＪに主回路絶縁変圧器５の二次側線間電圧波
形、第７図（ａ）　Ｋ帰還回路整流回路１０の出力電圧
波形、第７図（ｂ）ＩＩＣ主回路整流器６の出力電圧波
形を示す。

第６図（ａ）　（ｂ）の波形を比べてもよくわかる様に
帰還回路の２次側線間電王波形にも転流重なシ角による
ゼロ区間が発生し、主回路２次側とほぼ等しい波形とな
っている。帰還回路の整流回路１ｏの出力波形第７図（
ａ）をみても第４図（ａ）で示した斜線部の電圧がなく
なシ主回路と等しくなつている０本発明によシ構成した
回路で前述した条件と同一の条件で入力電源電圧変動を
起した場合の直流出力電圧波形を第８図に示す＊ｔ＝１
６０ｍｓで−１０，５％の電源電圧変動を起こしてもす
ぐＫもとの電圧に復帰し、電源電圧変動の補償が行なわ
れている。

〔発明の効果〕

以上、ＮＢＩ電源の中のアーク電源につｈて本発明の効
果、作用を述べてきたが、交流電圧を交流サイリスクス
イッチ、絶縁変圧器及び整流器を介して直流電圧に変換
し、負荷の１つに少くともリアクトルを有し、交流サイ
リスクスイッチの交流出力電圧を帰還して電圧制御を行
う電源装置に関しては、本発明の如く、帰還用電圧検出
回路の特性を主回路の特性と一致させることにょシ入力
電源電圧変動を補償できる電源装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電源装置の一実施例を示すブロッ
ク図、第２図は従来の電源装置のブロック図、第３図、
第４図、第５図は従来の電源装置の各部電圧波形図、第
６図、第７図、第８図は本発明による電源装置の各部電
圧波形図である。１・・・交流母線、２・・・交流遮断器、３・・・変圧
器、４・・・交流サイリスクスイッチ、５・・・絶縁変
圧器、６・・・整流器、７・・・平滑回路、８・・・負
荷、９・・・補助変圧器、１０・・・整流回路、１ノ・
・・抵抗、１２・・・電圧検出器、１３・・・低域通過
フィルタ、１４・・・定電圧制御回路、１５・・・位相
制御回路、１６・・・計器用変圧器、１７・・りぐルス
アンプ、１８・・・交流リアクトル、１９・・・直流リ
アクトル、５１・・・帰還電圧信号、５２・・・電圧基
準信号。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　音名１図４２図（ａ）（ｂ）Ｉ！３図（ａ）（ａ）（ｂ）（ａ）（ｂ）第７図

Claims

【特許請求の範囲】

交流電圧を交流サイリスタスイツチ、絶縁変圧器、及び
整流器を介して直流電圧に変換し、負荷の１つに少くと
もリアクトルを有し前記交流サイリスタスイツチの交流
出力電圧を帰還用電圧検出回路を介して帰還して電圧制
御を行う電源装置において、前記帰還用電圧検出回路の
特性を主回路特性と一致させる手段を設けたことを特徴
とする電源装置。