JPH01122363A - 加速電源装置の保護回路 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発＃Ｊは核融合装置の中性粒子入射装置などに用いら
れる加速電源装置の保護回路に関するものである。

（従来の技術） 中性粒子入射装置用加速電源装置は、プラズマ化された
気体中のイオンを加速し、途中でこれを中性化したもの
を他のプラズマ等に入射するためのイオン加速用の高電
圧直流電源装置である。

負荷であるイオン源はしばしば短絡状態となることがあ
り、加速電源装置は、短絡を検出して高速にしや断する
機能を有することが必要となる。

従来の加速電源装置の主回路は第５図忙示すような構成
となりている。第５図において、１１はサイリスタスイ
ッチ、１２は昇圧変圧器、１３は整流器、１４は平滑用
コンデンサ、１７Ａは大刀側直流分圧器、１９は出方電
圧の設定器であり。

平滑用コンデンサ１４と負荷１８との間に設けられた電
圧制御回路３０は、直列接続される複数の第１半導体ス
イッチ［たとえばダートターンオアサイリスタ（ＧＴＯ
）コ３１１，３１２・・・３１ｎと。

この各半導体スイッチ３１１，３１２・・・３１ｎにそ
れぞれ並列接続される電圧分担素子［たとえば非線型抵
抗器コ３２１，３２．？・・・３２ｎから成り。

前記第１半導体スイッチ３１１．３１２・・・３１ｎを
制御回路４０よジオン・オフ制御することで負荷１８へ
の過渡時の電圧を制御する。定常時の電圧はサイリスタ
スイッチ１１によシ負荷１８ＩＩｃ印加する電圧を一定
に保つように設定されている。

また電圧制御回路３０Ｖｃ直列接続される第２半導体ス
イッチ［たとえばダートターンオアサイリスタ（ＧＴ’
Ｏ）　］　ｓ　ｏは負荷電流をしや断する機能を有する
。第２半導体スイッチ５０に直列接続されるリアクトル
６０は、負荷１８で短絡事故等が発生した場合の過電流
を制御するもので、リアクトル６０と並列に接続される
ダイオード６１は、負荷電流しや断時にリアクトル６０
に流れていた電流全環流させ、過電圧の発生を防止する
ためのものである。

次に電圧制御回路３０ｆ、オン・オフ制御する制御回路
４０について説明する。

第６図は制御回路４ｏの従来例を示す構成図であ）１図
中１９は出力電圧の設定器、２２は電圧基準信号、２３
Ａは入力電圧信号、３０は電圧制御回路で第５図と同一
の機能を有するので説明は省略するｍ４０Ｆｉ制御回路
で、その構成について述べると、４０１は電圧誤差増幅
器、４１１゜４１２・・・４１ｎは電圧比較器、４２１
．４２２・・・４ｊｎは電圧比較器４１１，４１２．４
Ｉｎのそれぞれの動作値を決める設定器である。

かかる構成においてその動作原理を説明すると。

電圧誤差増幅器４０１は、設定器１９から送られてきた
電圧基準信号２２と入力電圧信号２３Ａとが等しくなる
よう、自動制御し、電圧比較器４１１゜４１２・・・４
１ｎに指令値４０１１１に与える。電圧比較器４１１．
４１２・・・４１ｎへは設定器４２１゜４２２・・・４
２ｒｓによシそれぞれ、電圧分担素子の分担電圧に相当
するきざみて重みを付けて、動作値が与えられる。

第７図体）は指令値４０１人と、半導体スイッチ３１１
．３１２・・・３１ｎのそれぞれの状態を示したもので
ある。第７図（ｂ）は時刻ｔと指令値４０１人の変化を
示した１例である。即ち、時刻ｔの経過とともに指令値
４０１人が小、従って第５図に示す負荷１８の印加電圧
を一定にする場合を例にとると、時刻ｔの経過とともに
、指令値４０１人が小になり１時刻ｔ１になると、電圧
比較器４１１の動作値Ｘ１に達し、電圧比較器４１１が
半導体スイッチ３１１ヘオン指令を与える。４０１にの
出力が動作値Ｘ２未満であれば、半導体スイッチ３１１
がオン状態にあるだけで、他生導体スイッチは全てオフ
状態にある。

（発明が解決しようとする問題点） 次に、指令値４０１人が更に小となシ１時刻ｔ２になる
と電圧比較器４１２の動作値Ｘ２に達し。

電圧比較器４１２は、半導体スイッチ３１２にオン指令
を与える。このときは、半導体スイッチ３１１．３１２
がオン状態他はオフ状態となる。

このように指令値４０１人の減少とともに順次半導体ス
イッチ３１１，３１２・・・３１ｎへオン指令を与える
ことにより、第５図に示す負荷１８の印加電圧を一定に
制御することが出来る・が下記のよとな問題があった。

基準電圧信号２２と入力電圧信号２３Ａｆ比較し、第１
半導体スイッチ３１１．３１２・・・３１ｎをオン・オ
フさせているが、電圧信号２２または入力電圧信号２３
Ａに不具合が生じると第１半導体スイッチ３１１．３１
２・・・３１ｎがオフ状態となシ、電圧分担素子３２１
．３２２・・・３２ｎＫ電流が流れ続け、電圧分担素子
３２１．３２２・・・３２ｎが破壊する。

本発明の目的は１以上の点に鑑みなされたもので、電圧
分担素子を破壊から防止することが出来る加速電源装置
の保護回路を提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決する之めの手段） 本発明は、この目的を達成するために、第２半導体スイ
ッチとりアクドルとの間に直流変換器を設け、更に各第
１半導体スイッチにＯＮ　−ＯＦＦ検出回路を設け、出
力電流を積分し、任意の電流・時間積以上になると第１
半導体スイッチをオンすること、及び任意の時間後第１
半導体スイッチのオン確認信号が発せられない場合、第
２半導体スイッチをオフすることを特徴とするものであ
る。

（作用） 上記した本発明の構成によれば、第１半導体スイッチの
入力側直流電圧と基準電圧とを比較する回路と出力電流
の電流・時間積を検出する回路とのＯＲ（論理和）をと
ることにより、第１半導体スイッチにオン信号を発する
回路と任意の時間後筒１半導体がオンしていない場合、
第２半導体スイッチをオフすることで、制御信号及び半
導体スイッチ駆動回路の不具合等による電圧分担素子の
破壊を防止出来る。

（実施例） 以下１本発明を第１図の一実施例を参照して説明する。

尚、第５図と同一部分には同一符号を付して説明は省略
する。

第１図において、第２半導体スイッチ５ｏとリアクトル
６０との間に直流変換器５１を設け、その電流信号５０
０を制御回路４１に入力する。

第２図は第１図の制御回路４１の具体的一実施例である
。尚第５図、第６図と同一機能を有するものは同一符号
を付して説明は省略する。第１半導体スイッチ３１１．
３１２・・・３１ｎの各両端にＯＮ　−ＯＦＦ検出回路
９０ｔ−設ける。また制御回路４１内に、出力電流信号
５００ｆ積分する積分器５７ｔ−設け、５９は比較器、
５８は比較器５９の動作値を決める設定器、７６１，７
６２・・・７６ｎは第１半導体スイッチ３１１　ｊ３１
２・・・３１ｎの運転信号を任意の時間遅らせる限時回
路、７３１゜１３２−７３ｎはＡＮＤ回路、７４はＯＲ
回路、７５は反転回路、７０はＡＮＤ回路、ｔｔｏｏは
第２半導体スイッチ５０の運転信号である。

第３図は第２図のＯＮ　−ＯＦＦ検出回路９ｏの具体的
一実施例を示す詳細図で、９２１は直流分圧抵抗、９２
３は制限抵抗、９３はホトダイオードである。

次に動作原理を第１半導体スイッチ３１１に限って説明
する０本回路において、出力電流信号ＳＯＯを積分する
積分器５７によシミ流・時間積を検出し、任意の電流・
時間積以上なると、比較器５９より第１半導体スイッチ
にオン信号を発し第４図の３１１　ＯＮ信号、第１半導
体スイッチ３１１はオン状態となシミ圧分担素子３２１
ｆ、保護する。

尚かつ、第１半導体スイッチ３１１のオン信号を任意の
時間後オン状態とする限時回路７６１と第１半導体スイ
ッチ３１１の両端に設けたＯＮ　−ＯＦＦ検出回路９０
よりのＯＮ確認信号９１１（オン確認で”０”）とをＡ
ＮＤ回路７３１に入力し、第１半導体スイッチ３１１の
オン信号が任意の時間経過後、０Ｎ−ＯＦＦ検出回路９
０よｆｉ　ＯＮ確認信号が発せられない場合は、第４図
の時刻ｔで第２半導体スイッチ５０′ｆ：オフすること
により電圧分担素子３２１．３２２・・・３２ｎに長時
間電圧が印加されることを防止出来る。

［発明の効果コ 以上から明らかなように本発明によれば、第１半導、体
スイッチの入力側直流電圧と基準電圧とを比較する回路
と、出力電流の電流・時間積を検出する回路と（２）　
ＯＲｔ−とることによシ、第１半導体スイッチにオン信
号を発する回路と任意の時間後筒１半導体がオンしてい
ない場合、第２半導体スイッチをオフすることで、制御
信号及び半導体スイッチ駆動回路の不具合等による電圧
分担素子の破壊を防止出来る加速電源装置の保護回路を
提供出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の加速電源制御回路の詳細図、第３図は第２図のＯＮ
　−ＯＦＦ検出回路の詳細図、第４図は本発明を説明す
るためのタイムチャート、第５図は従来の加速電源回路
図、第６図は従来の制御回路図、第７図は第５図の第１
半導体スイッチの状態図である。 １１・・・サイリスタスイッチ、１２・・・変圧器。 １３・・・整流器、１４・・・平滑用コンデンサ、１７
Ａ・・・入力側直流分圧器、１８・・・負荷、３０・・
・電圧制両回路、４θ・・・制御回路、ＳＯ・・・第２
半導体スイッチ、５１・・・直流変流器、６０・・・リ
アクトル。 ３１１．３１ｎ・・・第１半導体スイッチ、３２１゜３
２ｎ・・・電圧分担素子、３５・・・電圧制御回路。 ４１・・・制御回路、９０・・・ＯＮ　−ＯＦＦ検出回
路、９３・・・ホトダイオード。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦、３０ 第１図 第３図 匹 第６図 （ａ） （ｂ） 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源と負荷との間に設けられ、前記負荷に加わる電
   圧を制御するために直列接続された複数の第１半導体ス
   イッチと、この半導体スイッチにそれぞれ並列接続され
   る電圧分担素子とで構成された電圧制御回路に直列接続
   される電流しゃ断機能をもつ第２半導体スイッチを設け
   た加速電源装置において、前記複数の第１半導体スイッ
   チに個個に設けられるＯＮ−ＯＦＦ検出回路と、出力電
   流信号を積分する回路と、任意の電流・時間積後一斉に
   前記第１半導体スイッチを閉路する回路と、前記第１半
   導体スイッチの駆動信号と前記ＯＮ−ＯＦＦ検出回路の
   ＯＮ確認信号とでＡＮＤをとり、任意の時間後ＯＮ確認
   信号が発せられない場合は、前記第２半導体スイッチを
   閉路する回路を具備したことを特徴とする加速電源装置
   の保護回路。