JPH0133040B2 - - Google Patents

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JPH0133040B2
JPH0133040B2 JP56101540A JP10154081A JPH0133040B2 JP H0133040 B2 JPH0133040 B2 JP H0133040B2 JP 56101540 A JP56101540 A JP 56101540A JP 10154081 A JP10154081 A JP 10154081A JP H0133040 B2 JPH0133040 B2 JP H0133040B2
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JP
Japan
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current
power supply
voltage
thyristor
load
Prior art date
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Application number
JP56101540A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS584300A (en
Inventor
Osamu Higa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0133040B2 publication Critical patent/JPH0133040B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は立ち上がりの急峻な負荷電流を供給す
る加速電源装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an accelerating power supply device that supplies a load current with a steep rise.

加速電源装置は加速電極に直流高電圧を印加
し、イオンを加速することを目的としており、速
い立ち上がりが要求される。また加速電極はしば
しば短絡状態になることがあり、短絡を検出して
高速しや断することが要求される。
The purpose of the acceleration power supply is to apply a high DC voltage to the acceleration electrode to accelerate ions, and a fast rise is required. Furthermore, the accelerating electrodes are often short-circuited, and it is required to detect and quickly break the short-circuit.

従来の加速電源装置の主回路は第1図に示すよ
うな構成となつている。第1図において11はサ
イリスタスイツチ、12は変圧器、13は整流
器、14は平滑用コンデンサであり、負荷18に
直列に接続された電力管15は負荷に電圧を印加
またはしや断するとともに、負荷電圧を一定に保
つように制御される。サイリスタスイツチ11の
制御角は、電力管15の陽極損失を規定以下する
目的で、コンデンサ14の電圧が、負荷電圧よ
り、電力管15の電圧降下分だけ高くなるよう設
定される。負荷電圧の制御は以下のように行なわ
れる。電圧制御回路20は設定器19から送られ
てきた電圧基準信号22と分圧器17によつて検
出された出力電圧信号23とが等しくなるよう自
動制御する。電圧制御回路20より、駆動信号2
1が電力管駆動回路16に送られ、電力管15の
グリツド電圧が制御されることによつて出力電圧
は一定に制御される。電力管15の周波数応答は
数MHz程度あり、電圧制御回路20、電力管駆動
回路16の応答を高速に選べは、自動制御閉ルー
プの応答は、負荷(図示しないコンデンサと抵抗
で構成されている)18の時定数でほゞ決まる値
となる。プラズマを加熱するための中性粒子入射
装置に用いられる加速電源装置の定格の一例で
は、出力電圧が100KV、出力電流は100Aで立ち
上がりが100μs程度であり、第1図の従来方式で
も実現可能なレベルである。しかしながら、近年
加速電源の電圧、電流定格は、次第に増加してお
り、電力管を直列、あるいは並列に接続する必要
が生じるが第1図の従来方式では以下に述べる欠
点があつた。
The main circuit of a conventional acceleration power supply device has a configuration as shown in FIG. In FIG. 1, 11 is a thyristor switch, 12 is a transformer, 13 is a rectifier, and 14 is a smoothing capacitor. A power tube 15 connected in series to a load 18 applies or cuts off voltage to the load, and Controlled to keep the load voltage constant. The control angle of the thyristor switch 11 is set so that the voltage of the capacitor 14 is higher than the load voltage by the voltage drop of the power tube 15 in order to keep the anode loss of the power tube 15 below a specified value. Control of the load voltage is performed as follows. The voltage control circuit 20 automatically controls the voltage reference signal 22 sent from the setting device 19 and the output voltage signal 23 detected by the voltage divider 17 to become equal. From the voltage control circuit 20, drive signal 2
1 is sent to the power tube drive circuit 16, and the grid voltage of the power tube 15 is controlled, thereby controlling the output voltage to be constant. The frequency response of the power tube 15 is on the order of several MHz, and the response of the voltage control circuit 20 and the power tube drive circuit 16 can be selected quickly. The value is approximately determined by the time constant of 18. An example of the rating of an accelerating power supply used in a neutral particle injection device for heating plasma is that the output voltage is 100KV, the output current is 100A, and the rise time is about 100μs, which can be achieved using the conventional method shown in Figure 1. level. However, in recent years, the voltage and current ratings of accelerating power sources have been increasing gradually, and it has become necessary to connect power tubes in series or in parallel, but the conventional system shown in FIG. 1 has the following drawbacks.

このように大きい定格の電力管は寿命が非常に
短かく、3000時間以下である。電力管の動作原理
上、電圧が10KV以上になると人体に有害なX線
を発生するので、鉛板よるX線シールドが必要で
ある。
Power pipes with such high ratings have a very short lifespan, less than 3000 hours. Due to the operating principle of power tubes, when the voltage exceeds 10KV, X-rays that are harmful to the human body are generated, so an X-ray shield using a lead plate is required.

本発明の目的は以上に述べた欠点を除き、電力
管を用いない、動作原理の全く異なる加速電源装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, provide an acceleration power supply device that does not use a power tube, and has a completely different operating principle.

以下本発明を第2図に示す一実施例について説
明する。第2図において、11はサイリスタスイ
ツチ、12は変圧器、13は整流器、14は平滑
用コンデンサで、ここまでは、従来方式の第1図
と同じ構成で同一の機能を有する。24はダイオ
ード、25はリアクトル、26はサイリスタ整流
器、27は変圧器、28は設定器、29は電流検
出器、30は電流制御回路、31はゲートターン
オフサイリスタ(以下GTOと省略)、32は負荷
である。かゝる構成におけるその動作を説明する
と、先ずサイリスタスイツチ11の制御角を設
定、コンデンサ14の電圧を決める。次に、サイ
リスタ整流器26を運転し、リアクトル25を介
して、ダイオード24に電流(この電流のことを
仮にバイアス電流と呼ぶ)を流す。バイアス電流
の値は電流制御回路30によつて、設定器28か
ら送られて来た電流基準信号33と、変流器29
で検出された電流信号34とが等しくなるようサ
イリスタ整流器26へ、位相制御信号35が送ら
れ自動制御される。この状態で、GTO31を点
弧すると、負荷32へ電流が供給される。GTO
31のターンオン時間は20μsであり、充分速い立
ち上がりが得られる。
The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in FIG. In FIG. 2, 11 is a thyristor switch, 12 is a transformer, 13 is a rectifier, and 14 is a smoothing capacitor, which up to this point have the same configuration and functions as the conventional system shown in FIG. 1. 24 is a diode, 25 is a reactor, 26 is a thyristor rectifier, 27 is a transformer, 28 is a setting device, 29 is a current detector, 30 is a current control circuit, 31 is a gate turn-off thyristor (hereinafter abbreviated as GTO), 32 is a load It is. To explain the operation in such a configuration, first, the control angle of the thyristor switch 11 is set and the voltage of the capacitor 14 is determined. Next, the thyristor rectifier 26 is operated to cause a current (this current is tentatively referred to as a bias current) to flow through the diode 24 via the reactor 25. The value of the bias current is determined by the current control circuit 30 based on the current reference signal 33 sent from the setting device 28 and the current transformer 29.
A phase control signal 35 is sent to the thyristor rectifier 26 so that the current signal 34 detected in the thyristor rectifier 26 is automatically controlled. In this state, when the GTO 31 is ignited, current is supplied to the load 32. G.T.O.
The turn-on time of No. 31 is 20 μs, and a sufficiently fast rise can be obtained.

負荷が短絡状態となつて、負荷電流がバイアス
電流以上、流れようとすると、ダイオード24は
オフ状態となつて、負荷電流は図中点線イで示す
ように流れるので、負荷電流の増加はリアクトル
25によつて抑制される。
When the load is short-circuited and the load current exceeds the bias current, the diode 24 is turned off and the load current flows as shown by the dotted line A in the figure, so the increase in the load current is caused by the reactor 25. suppressed by

GTO31は自己消弧能力があるスイツチング
素子で、ゲートに負の信号を送ることによつて、
アノード電流をしや断することができる。たゞ
し、しや断可能な電流値があり、リアクトル25
の効果は、負荷電流の増加分をGTO31のしや
断可能な電流値以下に制限するところにある。
GTO31のターンオフタイムは20μs以下であり、
加速電源装置に要求されるしや断時間を充分満足
する値である。ダイオード、あるいはGTOはい
ずれも半導体であり、その寿命は半永久である。
GTO31 is a switching element with self-extinguishing ability, and by sending a negative signal to the gate,
The anode current can be cut off quickly. However, there is a current value that can be cut off, and the reactor 25
The effect of this is to limit the increase in load current to a current value below which the GTO 31 can be cut off.
The turn-off time of GTO31 is less than 20μs,
This value sufficiently satisfies the acceleration time required for the acceleration power supply device. Diodes and GTOs are both semiconductors and have a semi-permanent lifespan.

以上説明したように本発明によれば、電力管を
使用しなくとも、加速電源装置として要求される
速い立ち上がり、高速しや断の機能を備えた加速
電源装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an acceleration power supply device that has the functions of quick start-up and fast decay required for an acceleration power supply device without using a power tube.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の加速電源装置の構成図、第2図
は本発明の一実施例を示す加速電源装置の構成図
である。 11……サイリスタスイツチ、12……変圧
器、13……整流体、14……平滑用コンデン
サ、24……ダイオード、25……リアクトル、
26……サイリスタ整流器、27……変圧器、2
8……設定器、29……変流器、30……電流制
御回路、31……GTO、32……負荷。
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional acceleration power supply device, and FIG. 2 is a configuration diagram of an acceleration power supply device showing an embodiment of the present invention. 11... Thyristor switch, 12... Transformer, 13... Rectifier, 14... Smoothing capacitor, 24... Diode, 25... Reactor,
26...Thyristor rectifier, 27...Transformer, 2
8... Setting device, 29... Current transformer, 30... Current control circuit, 31... GTO, 32... Load.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 直流電源と、この直流電源から供給される負
荷電流を開閉するゲートターンオフサイリスタ
と、このゲートターンオフサイリスタに直列に且
つ負荷電流を阻止する極性で接続されるダイオー
ドと、このダイオードにバイアス電流を流すため
にリアクトルを介して並列接続されるサイリスタ
整流器と、このサイリスタ整流器の出力電流を所
望値に制御する電流制御回路とからなる加速電源
装置。
1. A DC power supply, a gate turn-off thyristor that opens and closes the load current supplied from the DC power supply, a diode connected in series with this gate turn-off thyristor with a polarity that blocks the load current, and a bias current flowing through this diode. An accelerating power supply device consisting of a thyristor rectifier connected in parallel via a reactor, and a current control circuit that controls the output current of the thyristor rectifier to a desired value.
JP10154081A 1981-06-30 1981-06-30 Acceleration power source Granted JPS584300A (en)

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JPS584300A JPS584300A (en) 1983-01-11
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS545198A (en) * 1977-06-14 1979-01-16 Nissin Electric Co Ltd Arc stabilizing source device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS545198A (en) * 1977-06-14 1979-01-16 Nissin Electric Co Ltd Arc stabilizing source device

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