JPH04193074A - Double voltage charging circuit - Google Patents

Double voltage charging circuit

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Publication number
JPH04193074A
JPH04193074A JP2320860A JP32086090A JPH04193074A JP H04193074 A JPH04193074 A JP H04193074A JP 2320860 A JP2320860 A JP 2320860A JP 32086090 A JP32086090 A JP 32086090A JP H04193074 A JPH04193074 A JP H04193074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
circuit
voltage
power
charging
Prior art date
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Pending
Application number
JP2320860A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Endo
文彦 遠藤
Katsuya Okamura
勝也 岡村
Kimihiro Hoshi
公弘 星
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
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2320860A priority Critical patent/JPH04193074A/en
Publication of JPH04193074A publication Critical patent/JPH04193074A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Inverter Devices (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To get stable circuit operation and enable effective use of surplus energy by equipping it with a energy regenerating circuit, which consists of a series circuit connected in parallel with a capacitor and an inverter converting the power accumulated in a capacitor. CONSTITUTION:When discharge is started, the charges accumulated in capacitors C1 and C2 are injected into discharge load, but the matching between circuit impedance and load impedance is not taken, the surplus energy not consumed in the discharge load 10 is charge in the shape of reverse voltage in the capacitors C1 and C2. This reverse voltage is in the direction of forwardly biasing with a diode Dr, the surplus energy accumulated in the capacitor C2 is discharged to the capacitor for regeneration more quickly by the series resonance circuit consisting of the capacitor C2, a transformer Tr2, and a capacitor Cr for regeneration. The power accumulated in the capacitor Cr for regeneration is converted into AC power by an inverter 21, and is regenerated into AC power source 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は放電励起レーザ装置の高電圧パルス電源に使用
される倍電圧方式の充電回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a voltage doubler type charging circuit used in a high voltage pulse power source of a discharge pumped laser device.

(従来の技術) 放電励起レーザ用高電圧パルス電源では、スイッチの電
圧責務を軽減する目的から第3図のような倍電圧方式の
充電回路が用いられる。第3図の回路動作を第4図の波
形を用いて説明する。
(Prior Art) In a high-voltage pulse power supply for a discharge-excited laser, a voltage doubler type charging circuit as shown in FIG. 3 is used for the purpose of reducing the voltage duty of a switch. The circuit operation of FIG. 3 will be explained using the waveforms of FIG. 4.

第3図において、交流電源1の交流電力は整流器3によ
り全波整流され、平滑コンデンサCsに充電される。こ
こで、平滑コンデンサCsの端子電圧の変動を抑制する
ため、平滑コンデンサCsの容量は十分大きな値となっ
ている。充電スイッチSWIをオンすることにより、コ
ンデンサC1゜C2はトランスTriを介して並列に共
振充電される。この時、コンデンサC1,C2はトラン
スTriの2次電圧Eの約2倍の電圧に充電される(t
jまで)6充電が完了した後、時刻t1で反転スイッチ
SW2がオンすると、コンデンサc1に蓄積された電荷
はコンデンサc1→反転すアクトルL2→反転スイッチ
SW2→コンデンサc1の経路で流れ、コンデンサC1
の電圧は反転する( t、 = t 1 カらt2の間
)。可飽和リアクトルSRは、フンデ〉すC1の電圧反
転が完了するt=12の時点、つまりコンデンサc1と
C2の直列加算電圧がピークに達する時点で飽和するよ
うにあらかじめ設定されており、この時点で可飽和リア
クトルSRが導通し、コンデンサC1,C2の電荷はピ
ーキングコンデンサCpに移行され、同時に放電負荷1
0の電圧が上昇する。この電圧が放電開始電圧以上にな
ると放電が開始し、コンデンサC1,C2に蓄積されて
いた電荷は放電負荷10に注入され、消費される(t、
=t、2がらt3の間)。
In FIG. 3, AC power from an AC power source 1 is full-wave rectified by a rectifier 3 and charged into a smoothing capacitor Cs. Here, in order to suppress fluctuations in the terminal voltage of the smoothing capacitor Cs, the capacitance of the smoothing capacitor Cs is set to a sufficiently large value. By turning on the charging switch SWI, the capacitors C1 and C2 are resonantly charged in parallel via the transformer Tri. At this time, capacitors C1 and C2 are charged to a voltage approximately twice the secondary voltage E of transformer Tri (t
j) 6 After charging is completed, when the reversing switch SW2 is turned on at time t1, the charge accumulated in the capacitor c1 flows through the path of the capacitor c1 → the inverting actuator L2 → the reversing switch SW2 → the capacitor c1, and the electric charge accumulates in the capacitor C1.
The voltage at is reversed (t, = between t1 and t2). The saturable reactor SR is set in advance to saturate at t=12, when the voltage reversal of C1 is completed, that is, the series summed voltage of capacitors c1 and C2 reaches its peak. The saturable reactor SR becomes conductive, the charges in the capacitors C1 and C2 are transferred to the peaking capacitor Cp, and at the same time the discharge load 1 is transferred to the peaking capacitor Cp.
0 voltage increases. When this voltage becomes equal to or higher than the discharge starting voltage, discharge starts, and the charges stored in the capacitors C1 and C2 are injected into the discharge load 10 and consumed (t,
= t, between 2 and t3).

(発明が解決しようとする課題) かかる従来の倍電圧方式充電回路において、ピーキング
コンデンサCpから放電電荷】0にいたる回路のインピ
ーダンスと放電抵抗のマツチングが完全にとれている場
合、放電負荷1oに注入されるエネルギーは完全に消費
される。しかし、実際は放電抵抗に比べ回路インピーダ
ンスが大きくマツチングがとれていないため、コンデン
サC1゜C2から注入されるエネルギーが完全には消費
されず、この余剰エネルギーはコンデンサC1,、C2
に逆電圧の形で再充電される。コンデンサc1゜C2に
蓄積された余剰エネルギーは、可飽和リアクトルSRに
よりいったんはブロックされるものの可飽和リアクトル
SRが再度飽和すると再びピーキングコンデンサCpに
移行され、放電負荷1゜の電圧が上昇する9この事後電
圧はアーク放電を引き起こす原因となる等、回路動作を
不安定とする要因となっていた。また、この余剰エネル
ギーによって流れる事後電流のため放電負荷1oや反転
スイッチSW2にロスが発生し、回路部品に無用な負相
がかかっていた。
(Problem to be Solved by the Invention) In such a conventional voltage doubler type charging circuit, if the impedance of the circuit leading from the peaking capacitor Cp to the discharge charge of The energy used is completely consumed. However, in reality, the circuit impedance is larger than the discharge resistance and there is no matching, so the energy injected from the capacitors C1 and C2 is not completely consumed, and this surplus energy is transferred to the capacitors C1, C2.
is recharged in the form of reverse voltage. The surplus energy accumulated in the capacitor c1゜C2 is once blocked by the saturable reactor SR, but when the saturable reactor SR is saturated again, it is transferred to the peaking capacitor Cp again, and the voltage of the discharge load 1゜ increases. The postvoltage caused arc discharge and other factors that made the circuit operation unstable. Moreover, a loss occurs in the discharge load 1o and the reversing switch SW2 due to the post-current flowing due to this surplus energy, and an unnecessary negative phase is applied to the circuit components.

本発明は、ががる従来の欠点に鑑み、コンデンサC2に
再充電された余剰エネルギーを電源に回生ずることにJ
しL安定した回路動作が得られ、かつ余剰エネルギーの
有効利用が可能となる倍電圧方式充電回路を供給するこ
とを目的とする。5(発明の構成〕 (課題を解決するfk e;の手段) I−記目的を達成17:、ために、第1図に示すよう番
コ、コンデンサ(]2に並列に接続されたダイオードD
 rとl−7レスT r 2とコンデンサCrからなる
直列回路と5コンデンサCrに蓄えられた電力を交流電
力に変換するインバータ21とから成るエネルギー回生
回路20を具備する6 (作用) 本エネルギー回生回路を具備することにより、コンデン
サ(”2に逆電Hの形で再充電された余剰エネルギーを
速やかに放電し、さらにそのエネルギーを電源に回生ず
ることができるため、負荷に事後電圧が印加さ九ること
がなく、また、余剰エネルギーを有効に利用することが
できる。
In view of the drawbacks of the conventional technology, the present invention aims to regenerate the surplus energy recharged in the capacitor C2 to the power source.
It is an object of the present invention to provide a voltage doubler charging circuit that provides stable circuit operation and enables effective use of surplus energy. 5 (Structure of the invention) (Means for solving the problem) To achieve the objective 17:, as shown in FIG.
6. Equipped with an energy regeneration circuit 20 consisting of a series circuit consisting of r, l-7less T r 2, and a capacitor Cr, and an inverter 21 that converts the power stored in the capacitor Cr into AC power 6 (Function) Main energy regeneration By equipping the circuit, the surplus energy recharged in the form of a reverse charge H to the capacitor (2) can be quickly discharged, and the energy can be regenerated into the power supply, so that no voltage is applied to the load afterwards. Moreover, surplus energy can be used effectively.

(実施例) 以下本発明の一実施例を第1図によって説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図において、第3図と同一番号は同一構成要素を示
す。第1図しこおいて、コンデンサc2の充電に影響し
ない向きに接続されたダイオードDrとトランスTr2
とコンデンサCrとからなる直列回路はコンデンサC2
に並列に接続され、コンデンサCrに並列インバータ2
1が接続され。
In FIG. 1, the same numbers as in FIG. 3 indicate the same components. In Figure 1, the diode Dr and transformer Tr2 are connected in a direction that does not affect the charging of the capacitor c2.
A series circuit consisting of capacitor Cr and capacitor C2 is
Inverter 2 is connected in parallel to capacitor Cr.
1 is connected.

前記インバータ21の出力は交流電源1の出方に接続さ
れている。
The output of the inverter 21 is connected to the output of the AC power supply 1.

コンデンサC1とC2は、直流型wX2により並列に共
振充電されるにの時、ダイオードDr(7)向きは充電
電圧をブロックする方向に接続されているため、コンデ
ンサC2の充電動作に影響しない。コンデンサC1と0
2の充電が完了した後。
When the capacitors C1 and C2 are resonantly charged in parallel by the DC type wX2, the diode Dr (7) is connected in a direction that blocks the charging voltage, so that it does not affect the charging operation of the capacitor C2. Capacitor C1 and 0
After 2 charging is completed.

反転スイッチSW2がオンとなりコンデンサC1と反転
リアクトルL2と反転スイッチSW2とがらなる閉回路
において回路共振が起こり、コンデンサC1の電圧が反
転する。この電圧反転が完了した時点で可飽和リアクト
ルSRは導通し、コンデンサC1,C2に蓄積された電
荷はピーキングコンデンサCpに移行され、放電負荷1
0の電圧が放電開始電圧以上になると放電が開始する。
The inverting switch SW2 is turned on, circuit resonance occurs in the closed circuit consisting of the capacitor C1, the inverting reactor L2, and the inverting switch SW2, and the voltage of the capacitor C1 is inverted. When this voltage reversal is completed, the saturable reactor SR becomes conductive, and the charges accumulated in the capacitors C1 and C2 are transferred to the peaking capacitor Cp, and the discharge load 1
When the zero voltage becomes equal to or higher than the discharge start voltage, discharge starts.

放電が開始すると、コンデンサCL、C2に蓄積された
電荷は放電負荷10に注入されるが、回路インピーダン
スと負荷インピーダンスのマツチングがとれていないた
め、放電負荷10で消費されなかった余剰エネルギーが
コンデンサC1とC2に逆電圧の形で充電される。ここ
までの過程は従来例と同様である。この逆電圧は、ダイ
オードDrと順バイアスする方向であるため、コンデン
サC2に蓄えられた余剰エネルギーはコンデンサC2と
トランスT r 2と回生用コンデンサCrとからなる
直列共振回路により速やかに回生用コンデンサCrに放
電される。回生用コンデンサCrに蓄積された電力はイ
ンバータ21によって交流電力に変換され、交流電源1
に回生される。
When the discharge starts, the charges accumulated in the capacitors CL and C2 are injected into the discharge load 10, but since the circuit impedance and the load impedance are not matched, the surplus energy not consumed in the discharge load 10 is injected into the capacitor C1. and C2 are charged in the form of a reverse voltage. The process up to this point is the same as in the conventional example. Since this reverse voltage is in the direction of forward biasing the diode Dr, the surplus energy stored in the capacitor C2 is quickly transferred to the regenerative capacitor Cr by the series resonant circuit consisting of the capacitor C2, the transformer T r 2, and the regenerative capacitor Cr. is discharged. The electric power accumulated in the regeneration capacitor Cr is converted into AC power by the inverter 21, and the AC power source 1
will be regenerated.

よって、本実施例によれば、コンデンサC2に蓄えられ
た余剰エネルギーは速やかに放電され、そのエネルギー
は交流電源1に回生されるため、事後電圧が負荷に印加
されることはなく、また。
Therefore, according to this embodiment, the surplus energy stored in the capacitor C2 is quickly discharged and the energy is regenerated to the AC power supply 1, so that no voltage is applied to the load after the fact.

余剰エネルギーを再利用することができる。Surplus energy can be reused.

以上説明したように、前述の実施例によれば余剰エネル
ギーを交流電源1に回生ずるエネルギー回生回路20を
付加したため、負荷に対し事後電圧を発生させることは
ないばかりでなく、余剰エネルギーを有効に利用するこ
とができる。
As explained above, according to the above-mentioned embodiment, since the energy regeneration circuit 20 for regenerating surplus energy to the AC power supply 1 is added, not only no voltage is generated after the fact to the load, but also the surplus energy is effectively used. can be used.

本発明は、余剰エネルギーを交流電力として交流電源に
回生ずる方法を例に挙げて説明したが5この方法にのみ
限定されるものではない。例えば。
Although the present invention has been described using as an example a method of regenerating surplus energy into an AC power source as AC power, it is not limited to this method. for example.

第2図のように、インバ・−夕2Iの出力に整流器22
を接続することにより直流電力に変換し、直流電源2の
平滑コンデンサCsに回生ずる場合も、本発明の作用、
効果が有効であることは勿論である。
As shown in Figure 2, a rectifier 22 is connected to the output of the inverter 2I.
The effect of the present invention also applies when the DC power is converted to DC power by connecting it and regenerated to the smoothing capacitor Cs of DC power supply 2
Of course, the effect is effective.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述にたように、本発明によればコンデンサC2に逆
電圧の形で再充電された余剰エネルギーを速やかに放電
し、電源に回生ずるエネルギー回生回路20を設けたこ
とにより、負荷に事後電圧を発生させることはなく安定
した放電を得られるばかりでなく、余剰エネルギーの有
効利用が計れるため、回路のエネルギー効率を向上する
ことができる。
As described above, according to the present invention, by providing the energy regeneration circuit 20 that promptly discharges the surplus energy recharged in the form of reverse voltage in the capacitor C2 and regenerates it to the power supply, the load is supplied with a post-voltage voltage. Not only is it possible to obtain stable discharge without generating energy, but also because surplus energy can be used effectively, the energy efficiency of the circuit can be improved.

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

第゛1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本
発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従来の倍電圧
方式充電回路を示す回路図、第4図は倍電圧方式充電回
路の回路動作を示す波形図である。 1・・・交流電源、    2−・直流電源、10・−
・放電負荷、20・・・エネルギー回生回路、21・・
・インバータ、  22・・・整流器、C1,C2・・
・コンデンサ。 Cp・・・ピーキングコンデンサ、 SW2・・・反転スイッチ、 Ll・・・接地リアクトル5 [,2反転リアクトル。 L3・・・充電リアクトル。 SR・・・可飽和リアクトル、Tr2・・・トランス、
Dr・・・ダイオード、 Cr・・回生コンデンサ代理
人 弁理士 則 近 憲 佑
Fig. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention, Fig. 3 is a circuit diagram showing a conventional voltage doubler charging circuit, and Fig. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The figure is a waveform diagram showing the circuit operation of the voltage doubler charging circuit. 1...AC power supply, 2-.DC power supply, 10.-
・Discharge load, 20...Energy regeneration circuit, 21...
・Inverter, 22... Rectifier, C1, C2...
・Capacitor. Cp...Peaking capacitor, SW2...Reversing switch, Ll...Grounding reactor 5 [,2 reversing reactor. L3...Charging reactor. SR...Saturable reactor, Tr2...Transformer,
Dr...diode, Cr...regenerative capacitor Representative Patent Attorney Noriyuki Chika

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直流電源によって並列に充電される第1のコンデ
ンサと第2のコンデンサを備え、前記第1のコンデンサ
と並列に第1のリアクトルとスイッチからなる直列共振
回路が接続され、前記第1、第2のコンデンサの充電完
了後前記スイッチをオンし回路共振を起こすとにより前
記第1のコンデンサの電圧を反転し、前記第1のコンデ
ンサと前記第2のコンデンサの直列加算電圧が前記第1
および第2のコンデンサの初期充電電圧の約2倍になる
ようにした倍電圧方式充電回路において、前記第2のコ
ンデンサに蓄積された余剰エネルギーを電源に回生する
エネルギー回生回路を備えたことを特徴とする倍電圧方
式充電回路。
(1) A first capacitor and a second capacitor are charged in parallel by a DC power source, a series resonant circuit including a first reactor and a switch is connected in parallel with the first capacitor, and the first After the charging of the second capacitor is completed, the switch is turned on to cause circuit resonance, thereby inverting the voltage of the first capacitor, and the series added voltage of the first capacitor and the second capacitor becomes the first capacitor.
and a voltage doubler charging circuit in which the voltage is approximately twice the initial charging voltage of the second capacitor, further comprising an energy regeneration circuit that regenerates surplus energy accumulated in the second capacitor to a power source. A voltage doubler charging circuit.
(2)前記請求項(1)において、エネルルギー回生回
路は、第2のコンデンサと並列に接続された、前記第2
のコンデンサの充電に影響を与えない向きに接続された
ダイオードとトランスと回生用コンデンサからなる直列
回路と、前記回生用コンデンサに並列に接続され前記回
生用コンデンサに蓄積された余剰電力を交流電力に変換
するインバータとから成ることを特徴とする倍電圧方式
充電回路。
(2) In claim (1), the energy regeneration circuit comprises the second capacitor connected in parallel with the second capacitor.
A series circuit consisting of a diode, a transformer, and a regenerative capacitor connected in a direction that does not affect the charging of the capacitor, and a series circuit that is connected in parallel to the regenerative capacitor and converts the surplus power accumulated in the regenerative capacitor into AC power. A voltage doubler charging circuit characterized by comprising a converting inverter.
JP2320860A 1990-11-27 1990-11-27 Double voltage charging circuit Pending JPH04193074A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003009549A (en) * 2001-06-25 2003-01-10 Nichicon Corp Pulse power supply
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CN108365834A (en) * 2018-02-05 2018-08-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 A kind of lightweight Small-Sized Pulsed power device

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