JPH03178561A - 超低周波電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超低周波電源装置に係わり、特に、特性が安
定で、整流損失が小さく、動作が確実で、回路構成が簡
素化でき、高圧部分の各構成部品を小形化できる超低周
波電源装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、電カケープル等の絶縁測定には、超低周波電
源装置が小電流、装置の小型化という利点から使用され
ている。第１０図に示すように、この超低周波電源装置
１１は直列接続された直流高圧電源１２．１３にスライ
ド抵抗１４を接続し、端子１１ａに接続された摺動子１
５を例えば０ＩＨ２で摺動させ、スライド抵抗１４で分
圧された超低周波を端子１１ａから出力する。直流高圧
電源１２．１３の接続点は基準電位点が接続されている
ので端子１１ａから超低周波用型カケープル試験機１６
へ超低周波を供給すれば電カケープル１７の誘電特性、
部分放電等の絶縁測定を行なうことができる。

また、第１１図に示す超低周波電源装置２２では交流電
源２３から出力される交流を昇圧用変圧器２４の１次側
に印加し、昇圧用変圧器２４の２次側から出力される高
圧交流を回転スイッチ２５の回転で断続する。回転スイ
ッチ２５を交流電源２３から出力される周波数と若干異
なる周期で回転させると、うなり現象で超低周波を発生
する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記構成の第１０図に示す超低周波電源装置１１では２
個の直流高圧電圧１２．１３が必要であり、かつ、スラ
イド抵抗１４の抵抗値が小さいと分圧による損失が大き
く、抵抗値が大きいと電カケープル１７の容量によって
は時定数による充放電に時間がかかり超低周波の波型が
崩れ易いという難点がある。

また、第１王図に示す超低周波電源装置２２では回転ス
イッチ２５で高圧交流を開閉するため、回転スイッチ２
５の寿命、並びに信頼性が低下する等の難点がある。

［発明の目的コ 本発明はこのような従来の難点に鑑みなされたもので、
特性が安定で、整流損失が小さく、動作が確実で、回路
構成が簡素化でき、高圧部分の各構成部品を小形化でき
る超低周波電源装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以上の目的を遠戚するために本発明による超低周波電源
装置は、交流から超低周波を発生させる超低周波電源装
置であって、一次巻線に交流が入力され、二次巻線の中
点に一端が接続され、他端が二次巻線を超低周波の周期
で摺動する摺動子に接続された超低周波用変圧器と、摺
動子の摺動に応じて発生する超低周波が一次側に入力さ
れ、二次側から超低周波の周期で電圧が昇降する高圧交
流を出力する昇圧用変圧器と、昇圧用変圧器から出力さ
れる高圧交流を超低周波の周期で整流するスイッチング
手段と、スイッチング手段から出力される整流された高
圧直流の昇降により充放電されるコンデンサとで構成さ
れる。

［発明の実施例コ 以下、本発明による超低周波電源装置の実施例を図面に
沿って詳述する。

第１図において、超低周波電源装置は、超低周波用変圧
器２を有し、その一次巻線２ｐには交流電源ｌからの交
流ｆ１が端子２ａ、２ｂを介して人力され、二次巻線２
Ｓにはその中点Ｐ０に一端２Ｃが接続され、他端２ｄが
二次巻線２Ｓを後述する超低周波の周期、例えば１０秒
で１回スイープするよう摺動する摺動子３が接続されて
いる。

また、超低周波電源装置は、昇圧用変圧器４を有し、こ
の昇圧用変圧器４は、摺動子３の摺動に応じて発生する
超低周波が端子４ａ、４ｂから一次側４ｐに入力され、
二次側４Ｓから超低周波の周期で電圧が昇降する高圧交
流ｆ２（例えば電圧２２ＫＶ）を出力する。この高圧交
流ｆ２の周波数は高流電源１から出力される交流ｆ、の
周波数に等しく、その電圧は摺動子３の摺動に応じて発
生する超低周波の（−）位相、（＋）位相の周期で昇降
する。

なお、超低周波用変圧器２および昇圧用変圧器４は、一
次巻線、二次巻線を有する複巻線の代りに単巻線の形式
を使用することもできる。

この昇圧用変圧器４の二次側４Ｓから端子４ｃ。

４ｄを介して出力される高圧交流ｆ２を超低周波の周期
で整流するスイッチング手段としての第１スイツチＳＷ
１、第２スイツチＳ　Ｗ　２が設けられている。これら
の第１、第２スイツチＳＷ１、ＳＷ２は、第１図に示す
ように、昇圧用変圧器４の二次側４Ｓに逆相で接続され
ている。

これらの第１スイツチＳ　Ｗ　ｚ、第２スイツチＳＷ２
の出力側には、それらのスイッチＳＷ１、　ＳＷ、から
出力される整流された高圧直流の昇降により充放電され
るコンデンサＣ８が並列に、チョークコイルＬ１、Ｌｚ
が直列に接続されて端子Ｔ１、Ｔ２に至っている。

超低周波用変圧器２の二次巻線２ｓを摺動する摺動子３
は、ＣＰＵ７の制御を受けるサーボモータ６により駆動
され、摺動子３の二次巻線２ｓ上の掃引中はＣＰＵ７に
より決定される。なお、このＣＰＵ７は、端子Ｔ、から
入力される超低周波の周期で整流された高圧直流をフィ
ードバックデータとして用いている。

第１、第２スイツチＳＷ８、ＳＷ２はスイッチ駆動回路
８により、その端子８ａ、８ｂを介して駆動され、互に
１８０°の位相差で動作し、昇圧用変圧器４の二次側４
Ｓから出力される高圧交流ｆ２を超低周波の周期で整流
する。スイッチ駆動回路８は、超低周波用変圧器２の一
次巻線２ｐの端子２ｅから出力される交流ｆ１により第
１、第２スイツチＳＷ１、Ｓ　Ｗ　２のスイッチング周
期を制御し、スイッチングデユティ幅はＣＰＵ７により
決定される。

次に、スイッチング手段として、第１図の第１、第２ス
イツチＳ　Ｗ　１、ＳＷ２をサイリスタＱ１、Ｑ２で構
成した超低周波電源装置の他の実施例について第２図を
参照して説明する。

昇圧用変圧器４の二次巻線４Ｓの一端は、端子４ｄ、チ
ョークコイルＬ２を介して端子Ｔ２に接続され、二次巻
線４Ｓの他端は、端子４ｃ、逆並列接続されたサイリス
タＱ１、Ｑ２、チョークコイルＬ、を介して試験用端子
Ｔ１に接続されている。逆並列接続されたサイリスタＱ
１、Ｑ２のゲートは、ゲートパルスを出力するゲートパ
ルス発生器９のピンＰ＋、Ｐｔに接続されている。チョ
ークコイルＬ□、Ｌ２の入力側にはコンデンサＣ６が接
続されている。

ＣＰＵ７には、超低周波用変圧器２の一次巻線２ｐの端
子２ｅを介して交流電源１から出力される高圧交流ｆ１
の位相データが入力され、ＣＰＵ７は、この入力された
位相データに応じてゲートパルス発生器９を制御し、逆
並列接続されたサイリスタＱ１、Ｑ２のゲートに印加さ
れるゲートパルスの発生時点を交流電源ｌの高圧交流ｆ
１に同期して定める。

サーボモータ６は、ＣＰＵ７の制御を受は摺動子３を例
えば１０秒で１回スィーブして摺動するようにサーボ制
御する。このスィーブにより昇圧用変圧器４の二次巻線
４Ｓには、超低周波の周期で昇降する高圧交流ｆ２が出
力される。この高圧交流ｆ２は超低周波の周期−９０’
〜９０°までの放充電ピリオドにおいてサイリスタＱ、
で半波整流されてコンデンサＣ０に放充電され、９０゜
〜２７００までの充放電ピリオドにおいてサイリスタ　
Ｑ２でコンデンサＣｏに充電された電荷を放電する。超
低周波の一９０°〜９０”の周期ではチョークコイルＬ
１と端子Ｔ１が（＋）側となり、超低周波の９０°〜２
７０°の周期ではチョークコイルＬ２と端子Ｔ２が（＋
）側となる。

叙上の高圧交流ｆ２を全波整流する回路を第３図に示す
。同図において、逆並列接続されたサイリスタＱ、とＱ
４°、Ｑ３とＱ２゛、Ｑ２とＱａ’、Ｑ４とＱｌｏで示
す４組のバンクから成るブリッジが形成され、サイリス
タＱ、〜Ｑ、、Ｑ、’〜Ｑ４°のそれぞれのゲートはゲ
ートパルスを出力するゲートパルス発生器９のビンＰ、
〜Ｐ　４、Ｐ　、’〜Ｐ４゛に接続されている。

動作順序は、Ｏ°〜１８０°までの充放電ピリオドにお
いて高圧交流ｆ２の（＋）位相でサイリスタＱ１とＱ２
、（−）位相でサイリスタＱ８とＱ４で全波整流されて
コンデンサＣ０に充放電され、１８０°〜３６０”まで
の充放電ピリオドにおいて高圧交流ｆ２の（＝）位相で
サイリスタＱ１°　とＱ２　　　（＋）位相でサイリス
タＱ１とＱ　４１でコンデンサＣ０に充放電する。

さらに、本発明の超低周波電源装置の他の実施例につい
て第４図を参照して説明する。

昇圧用変圧器４の二次巻線４Ｓは複数の巻線ＬＤ、・・
・ＬＤ、に分割され、分割された各巻線ＬＤ。

・・・ＬＤ、間はそれぞれ端子４ＣとＴＬ、’、ＴＬ２
とＴ　Ｌ　２°・・・ＴＬ、と４ｄに引出され、第２図
に示すサイリスタＱ１、Ｑ２を介してコンデンサＣ１が
接続された回路が。個設けられている。それぞれのコン
デンサＣ１・・・Ｃｎは直列接続され、コンデンサＣ３
の一端はチョークコイルＬ、に接続され、コンデンサＣ
７の他端はチョークコイルＬ２に接続されている。

この場合、昇圧用変圧器４の二次巻線４Ｓの分割された
各巻線ＬＤ、・・・ＬＤ、間に表れる交流を全波整流す
るには、第３図に示すサイリスタＱ、〜Ｑ４、Ｑ、°〜
Ｑ４°が第５図に示す昇圧用変圧器４の分割された各巻
線Ｌ　Ｄ　ｓ・・・ＬＤ、に設けられる。

各巻線ＬＤ、・・・ＬＤ、はそれぞれ端子４ＣとＴＬ、
°、ＴＬ２とＴＬ２°・Ｔ　Ｌ　、と４ｄで引出され、
第３図に示すサイリスタＱ、とＱ４°、ＱｇとＱ２°、
Ｑ２とＱ３°、Ｑ４とＱｌｏで示す４組のバンクとコン
デンサＣ１の両端に接続し、それぞれのコンデンサＣ１
・・・Ｃ，、は直列接続される。

なお、以上の実施例におけるサイリスタＱ　１％Ｑ２・
・・はトライアック、ＧＴＯ等で構成することができる
。

なお、これらの実施例において、全波整流を行なうにあ
たり、ブリッジを用いたが、センタータップを使用して
回路を構成することもできる。

第１図、第２図に示す超低周波電源装置において、超低
周波用変圧器２の一次巻線２ｐには、交流電源１の交流
ｆ、が入力され、この交流ｆ、はその超低周波用変圧器
２の二次巻線２Ｓで変圧される。

超低周波用変圧器２の二次巻線２Ｓの中点Ｐ０は昇圧用
変圧器４の一次巻線４ｐの一端に接続され、超低周波用
変圧器２の二次巻線２Ｓを摺動する摺動子３は昇圧用変
圧器４の一次巻線４ｐの他端に接続され、サーボモータ
６はＣＰＵ７の制御を受は摺動子３を例えば１０秒で１
回スィーブして摺動するようにサーボ制御するので、こ
のスイープにより昇圧用変圧器４の二次巻線４Ｓには、
超低周波の周期で昇圧された高圧交流ｆ２が出力される
。この高圧交流ｆ２は、第６図に示すように、摺動子８
が−９０”〜Ｏ０の中点Ｐ０にある放電ピリオドＰｈ０
からＯ°〜９０”の充電ピリオドｐｈ、、９０°〜１８
０”で再度中点Ｐ０に至る放電ピリオドｐｈ２から１８
０４〜２７０°に至る充電ピリオドＰ　ｈ　ｓから、次
の放電ピリオドＰｈ０に遷移するとき、昇圧用変圧器４
の一次巻線４ｐには実線で示す交流ｆ、と点線で示す交
流ｆ、が誘起される。昇圧用変圧器４の一次巻線４ｐに
実線で示す交流ｆ、と点線で示す交流ｆ、が誘起される
と、二次巻線４Ｓには点線で示す高圧交流ｆ２と点線で
示す高圧交流ｆ２が発生する。コンデンサＣ８への充電
ピリオドは第７図に直線で示すサイリスタＱ１による電
圧ｆＱ１（ｏ”〜９０°）とサイリスタＱ２による電圧
ｆＱ２（１８０°〜２７０”）、放電ピリオドは点線で
示すサイリスタＱ１による電圧ｆＱ＋（９０’　〜ｏ”
）とサイリスタＱ２による電圧ｆＱ２（２７０”〜ｏ＠
）で行なわれ、１８０°〜３６０°でコンデンサＣ０の
充電、放電の極性が変る。

この超低周波の充電ピリオドＰｈ、においては第８図（
Ａ）に示すようにｔ２時点でゲートパルス発生器９のビ
ンＰ、からのゲートパルスによりターンオンしたサイリ
スタＱ１はコンデンサＣ８の電圧Ｅ、になったＥｃでタ
ーンオフし、導通幅はＴＣとなる。なお、このゲートパ
ルスは、超低周波用変圧器２の一次巻線２ｐの端子２ｅ
を介して交流電源１から出力される交流ｆ１の位相デー
タがＣＰＵ５に入力され、この入力された位相データに
応じてＣＰＵ５のゲートパルス発生器９から発生される
。サイリスタＱ１は、放電、充電ピリオドＰｈ、ＳＰｈ
、の９０″′の半サイクルでも同様に動作するので、高
圧交流ｆ２の振幅は超低周波の周期−９０”〜　９０’
の放電、充電ピリオドＰｈ、、Ｐｈ、まで順次ターンオ
ン、ターンオフを繰返す。超低周波の周期９０’〜２７
０°の放電、充電ピリオドＰｈ２、ｐｈｓにおける放電
ピリオドＰｈ３では、コンデンサＣ０を放電する方向の
サイリスタＱ２が第８図（Ｂ）に示すようにターンオン
、ターンオフを繰返す。この場合は、コンデンサＣ８の
電圧Ｅ２が高いので、ｔ１時点でゲートパルス発生器９
のピンＰ２からのゲートパルスによりターンオンし、コ
ンデンサＣ０の電荷がサイリスタＱ２のターンオンによ
り放電したｔ３時点の電圧Ｅｄで制御を待たづにターン
オフし、このときの導通幅はＴｄである。このようにし
て、超低周波のＯａ〜１８０６の充電、放電ピリオドＰ
ｈ１、ｐｈ２ではチョークコイルＬ１と端子Ｔ１が（＋
）側となり、超低周波の１８０°〜３６０°の充電、放
電ピリオドＰｈａ、ＰｈｏではチョークコイルＬ２と端
子Ｔ２が（＋）側となり、コンデンサＣ０の充放電され
た電荷の極性が反対になる。

なお、以上の超低周波電源装置の説明において、説明の
便宜上、第６図、第７図にはスイッチング手段として逆
並列接続されたサイリスタＱ１、Ｑ２（第２図）のみを
示しているが、他のスイッチング手段として昇圧用変圧
器４の二次側４ｓに逆相で接続された第１スイツチＳ　
Ｗ　１、第２スイツチＳＷ２でも同様に動作するので、
その説明は省略する。この場合、第１スイツチＳＷ１、
第２スイツチＳＷ２はサイリスタＱ１、Ｑ２のゲートパ
ルス発生器９と同様にスイッチ駆動回路８により駆動さ
れる。

第３図に示す超低周波電源装置において、サイリスタＱ
、〜Ｑ４が充電ピリオドで動作し、サイリスタＱ、〜Ｑ
４゛　が放電ピリオドで動作する。この全波整流の場合
、コンデンサＣ８への充電ピリオドでは、第９図（Ａ）
に示すようにゲートパルス発生器９のピンＰ１、Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４からのゲートパルスによりサイリスタＱ１、
Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が順次ターンオン、ターンオフし、コ
ンデンサＣ０の放電ピリオドでは、第９図（Ｂ）に示す
ようにゲートパルス発生器９のビンＰ、’、ＰＱ’、Ｐ
８°、Ｐ４′からのゲートパルスによりサイリスタＱ１
°、Ｑ２°、Ｑ３°、Ｑ４′・・・が順次ターンオン、
ターンオフする。このようにして、充電ピリオドおよび
放電ピリオドではターンオンのゲートパルスを印加する
だけで、ターンオフは制御を待たづに行なうことができ
る。

第４図、第５図に示す実施例は、高圧交流ｆ２を前者は
半波整流、後者は全波整流を行なう例であり、コンデン
サＣ１・・・ＣＩ、がコンデンサＣ０に相当する。

この超低周波電源装置によれば、超低周波用変圧器で掃
引が低圧を取扱い、機械部分のない高圧部分に昇圧用変
圧器を用いたので、高圧部分の各部構成部品は小形化が
可能である。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の超低周波
電源装置によれば、一次巻線に交流が入力され、二次巻
線の中点に一端が接続され、他端が二次巻線を超低周波
の周期で摺動する摺動子に接続された超低周波用変圧器
と、摺動子の摺動に応じて発生する超低周波が一次側に
入力され、二次側から超低周波の周期で電圧が昇降する
高圧交流を出力する昇圧用変圧器と、昇圧用変圧器から
出力される高圧交流を超低周波の周期で整流するスイッ
チング手段と、スイッチング手段から出力される整流さ
れた高圧直流の昇降により充放電されるコンデンサとを
備えたことから、容量性負荷に対する動作特性が超低周
波法による被試験用機器の絶縁測定に適しており、特性
が安定で、整流損失が小さく、動作が確実で、回路構成
が簡素化でき、高圧部分の各構成部品を小形化でき、正
弦波形に近似した超低周波を発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明による超低周波電源装置の実施
例を示す回路図、第６図、第７図、第８図（Ａ）、（Ｂ
）、第９図（Ａ）、（Ｂ）は第１図〜第５図に示す超低
周波電源装置の動作図、第１０図、第Ｉ１図は従来の超
低周波電源装置の回路図である。 ２　・・・・・・超低周波用変圧器 ２ｐ・・・・・・一次巻線 ２ｓ・・・・・・二次巻線 Ｐｏ・・・・・・中点 ２ｃ・・・・・・一端 ２ｄ・・・・・・他端 ３・・・・・・摺動子 ４　・・・・・・昇圧用変圧器 ４ｐ・・・・・・一次側 ４ｓ・・・・・・二次側 ｆ、・・・・・・交流 ｆｌ・・・・・高圧交流 ＳＷｌ、Ｓ　Ｗ　２・・・・・・スイッチＱ２、Ｑｌ・
・　・・・・・・サイリスタ（スイッチング手段） ｃｏ・・・・・・コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流から超低周波を発生させる超低周波電源装置であっ
   て、一次巻線に交流が入力され、二次巻線の中点に一端
   が接続され、他端が前記二次巻線を前記超低周波の周期
   で摺動する摺動子に接続された超低周波用変圧器と、前
   記摺動子の摺動に応じて発生する超低周波が一次側に入
   力され、二次側から前記超低周波の周期で電圧が昇降す
   る高圧交流を出力する昇圧用変圧器と、前記昇圧用変圧
   器から出力される高圧交流を前記超低周波の周期で整流
   するスイッチング手段と、前記スイッチング手段から出
   力される整流された高圧直流の昇降により充放電される
   コンデンサとを備えたことを特徴とする超低周波電源装
   置。