JPH06105554A - 高電圧整流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オーバシュート特性を持たせることなしに制御
の応答特性を改善して安定した負荷電圧の制御が可能に
なるようにする。 【構成】負荷回路に変流器を設け、この変流器で負荷電
流を測定して得られる電流測定信号１０４を電圧補正演
算器３１Ａに入力する。電圧補正演算器３１Ａは負荷電
流に応じた電圧変動値を演算し出力するものである。出
力された電圧変動信号を電圧調節器３３の出力信号に加
算してゲー信号発生器３４に入力することによって、電
圧変動を先取りした制御を行うことができることから、
電圧測定信号だけをフィードバックする制御方式に比べ
て即応性のある制御方式となり、負荷電流が急激に増減
した場合でも負荷電圧を安定して一定に保持する制御を
行うことができるという効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、碍子などの高電圧絶
縁電気製品の直流絶縁強度を検出するために、高電圧直
流電圧を発生する倍電圧整流器を使用した高電圧整流装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の倍電圧整流器が使用された
高電圧整流装置の回路図である。この図において、商用
電源１を電力調節器２を介して昇圧変圧器２２の一次側
に入力し、二次側から出力された高電圧交流が倍電圧整
流器４に入力されて整流されて高圧の直流が得られ、制
限抵抗６１を介して負荷６に印加さる。

【０００３】倍電圧整流器４は２つのコンデンサ４１，
４４と２つの整流素子４２，４３が図のような回路に接
続されたもので、入力電圧である昇圧変圧器２２の出力
電圧が正のときに整流素子４２を介してコンデンサ４１
が入力電圧の波高値まで充電され、入力電圧の符号が反
転して負となったときに、この入力電圧とコンデンサ４
１の電圧が加算されて整流素子４３を介してコンデンサ
４４が充電される。このコンデンサ４４の電圧が制限抵
抗６１を介して負荷６に印加される。制限抵抗６１は負
荷６が短絡したときの短絡電流を抑制するために挿入さ
れているもので定常運転時には実質的には無視できる。
コンデンサ４４には入力電圧の波高値の２倍の電圧に充
電されることからこの整流器４は前述のように倍電圧整
流器と呼ばれている。

【０００４】負荷電圧は分圧器５によって測定され絶縁
増幅器５１で主回路から絶縁をとった信号１０２として
電力調節器２の制御装置３に入力される。電力調節器２
１は逆接続サイリスタを制御装置が生成するゲートパル
ス信号によって点弧時点が制御されることによって昇圧
変圧器２２の入力電圧が制御されるものであり、負荷電
圧を設定するための電圧設定信号１０１と前述の電圧測
定信号１０２とが制御装置３に入力されて負荷６に印加
される直流電圧が一定になるように制御される。

【０００５】図５は図４の制御装置３のブロック図であ
る。この図において、電圧測定信号１０２がこの信号の
高調波成分をカットするためのフィルタ３２を介して電
圧設定信号１０１とともに電圧調節器３３に入力され
る。電圧調節器３３はこれらの信号１０１と１０２との
差信号をとった上で図示しないＰＩ調節器とも賞される
自動調節器に入力されてゲート信号発生器３５の入力信
号が得られ、ゲート信号発生器３５は電圧調節器３３の
出力信号が入力されてサイリスタ素子を制御するための
ゲートパルス信号１０３を出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】負荷６はキャパシタン
ス負荷が普通であり、その場合負荷電圧が目標値を越え
た場合には制御不能になるため、制御装置３の制御特性
としてはオーバシュートのない過制動に調整されるが、
そのために応答速度が遅いという欠点を持っている。ま
た、何らかの理由で負荷電流が急激に減少すると、倍電
圧整流器４のコンデンサ４１，４４が充電されるだけに
なって負荷を介した放電が不充分になるために過電圧状
態になりしかもこの状態で安定して持続するという制御
不能状態になる可能性があるという問題がある。

【０００７】この発明の目的は、このような問題を解決
し、オーバシュート特性を持たせることなしに制御の応
答特性を改善して安定した負荷電圧の制御が可能な制御
装置を有する高電圧整流装置提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、負荷電圧の測定値と設定値とが
入力された電圧調節器の出力信号をゲート信号発生器に
入力して交流側の電圧を制御することによって定電圧制
御されてなる倍電圧整流器が使用された高電圧整流装置
において、負荷電流を測定する変流器と、この変流器で
測定された電流測定信号を入力して電圧変動値に応じた
信号を演算する電圧補正演算器とを設け、この電圧補正
演算器の出力信号を前記電圧調節器の出力信号に加算し
てなるものとし、また、電圧変動値が負荷電流に一義的
な関係にあるものとし、電圧演算補正器の入力信号と出
力信号との関係が前述一義的な関係に対応してなるもの
とし、また、電圧変動値が負荷電流に一定の比例係数で
比例するものとし、電圧演算補正器の入力信号と出力信
号との関係を前記比例係数に対応する比例係数に設定し
てなるものとする。ものとする。

【０００９】

【作用】この発明の構成において、変流器を負荷側の回
路に挿入して負荷電流を測定し、その測定信号を制御装
置内に設け電流に応じた電圧変動値を演算し出力する電
圧補正演算器に入力することによって、電流測定信号に
応じた電圧変動信号を得ることができる。この電圧変動
信号を電圧調節器の出力信号に加算してゲー信号発生器
に入力することによって、電圧変動を先取りした制御を
行うことができる。また、電圧変動値を負荷電流に一義
的な関係にあるものとし他の要素を無視することによっ
て、電圧演算補正器の入力信号と出力信号との関係を前
述の一義的な関係に対応した非線形特性を持たせること
によって構成の簡単な電圧演算補正器を得ることができ
る。また、一義的な関係を最も単純な関係としての比例
関係に近似することによって電圧演算補正器は増幅器で
構成することができる。

【００１０】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す高電圧整流装置の回路図
であり、図４と同じ回路要素に対しては共通の符号を付
けて詳しい説明を省略する。この図において、負荷６に
流れる負荷電流を変流器７で測定しこれを絶縁増幅器７
１によって主回路から絶縁した電流測定信号１０３を得
て制御装置３Ａに入力する。

【００１１】図２は図１の制御装置３Ａのブロック図で
あり、図５と同じブロックについては同じ符号を付けて
説明を省略する。この図において、電流測定信号１０４
は電圧補正演算器３１Ａに入力される。電流補正演算器
３１Ａは符号を付さない回路要素で略図的に示すよう
に、演算増幅器と抵抗の組み合わせからなる線形増幅器
であり、可変抵抗を調整することによって増幅率を所定
の値に設定できる機能を持ったものである。電流測定信
号１０４はこの電圧補正演算器３１Ａによって所定の係
数が乗算された上で加算器３４に入力される。加算器３
４は電圧調節器３３の出力信号も入力されていてこれら
が加算されてゲート信号発生器３５の入力信号になる。
電圧補正演算器３１Ａで乗算される係数すなわち増幅率
は、負荷電流による倍電圧整流器の電圧変動分に相当す
る電圧変化を生じさせるものである。ただ、後述のよう
に実際の倍電圧整流器の負荷電流に対する電圧変動値は
負荷電流に単純に比例するものではなく非線形特性を持
っているので、線形特性を持つ電流補正演算器３１Ａの
使用が許されるのは電圧変動率が比較的小さい条件のと
きである。

【００１２】前述のように、電圧測定信号による定電圧
制御は応答速度が遅いために、急激な負荷の変動に追従
することができず、特に負荷電流が急激に低下しときに
は制御の遅れのために過電圧になって制御不能に陥る可
能性があるが、負荷電流をフィードバックして、倍電圧
整流器４の負荷電流に対する電圧変動分を補償すること
によって即応性のよい制御特性が得られることから、前
述のような過電圧になるという問題を回避することがで
きる。

【００１３】図３は電圧変動特性の非線形性を考慮した
電圧補正演算器を使用した制御装置のブロック図であ
る。この図において図２と異なるのは電圧補正演算器３
１Ｂが非線形特性を演算するという点である。この図に
おいて、補正演算器３１Ｂは電流測定信号１０４をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３１１、Ａ／Ｄ変換
器３１１の出力信号をアドレス信号として、このアドレ
スに記憶されているデータを出力するＲＯＭ３１２から
なっていて、及びこの出力データをＤ／Ａ変換器ＲＯＭ
３１２の出力信号が加算器３４に入力される。このよう
に、ＣＰＵを使用しないで直接ＲＯＭやＲＡＭなどの記
憶素子をアクセスする方法はダイレクトメモリアクセ
ス、略してＤＭＡと称されているもので、実際の電圧補
正演算器３１Ｂにはクロック発生器など他の周辺の回路
が必要であるがここではこれらを省略し基本的なものだ
けを図示してある。勿論、ＣＰＵを使用したディジタル
演算方式でもよいしアナログ演算器を組み合わせたアナ
ログ演算回路を使用しても同じ機能の電圧補正演算器３
１Ｂを構成することができるのであり、図２に示した電
圧補正演算器３１Ｂはその一例に過ぎない。

【００１４】実際の倍電圧整流器４の負荷電流に対する
電圧変動特性は、前述のように非線形であり、また整流
器用変圧器２２の出力電圧の波高値にも比例するという
関係がある。したがって、厳密に負荷電流に対する電圧
変動値を演算するための電圧補正演算器では、負荷電流
信号の他に整流器用変圧器２２の出力電圧の波高値に相
当する信号の入力が必要である。しかし、この波高値は
大幅に変化することはないと考えてよいので、これを一
定値とみなすことで電圧演算補正器３１Ｂのように単な
る負荷電流に対する非線形特性を持ったものでも実用的
には充分であるといえる。前述のように最も単純に線形
特性とした図２の電流演算補正器３１Ａでも限定した条
件のもとでは充分に実用性がある。

【００１５】電圧演算補正器３１Ｂに比べて電圧補正演
算器３１Ａの方が構成が簡単でしたがって安価でかつ信
頼性も高いという利点があるので、非線形特性を線形特
性に近似ししたことによって制御特性が劣る点が実際上
問題にならないのであれば、この電圧補正演算器３１Ａ
を採用すればよい。それでは制御特性に問題がある場合
は、電圧補正演算器３１Ｂなどの非線形特性を持った電
圧補正演算器を使用することになる。

【００１６】

【発明の効果】この発明は前述のように、分圧器による
電圧測定に加えて変流器によって負荷電流を測定して制
御装置に入力する。制御装置には電流に応じた電圧変動
値を演算し出力する電圧補正演算器を設け、この電圧補
正演算器に前述の電流測定信号を入力し電圧変動信号を
出力信号として得ることができる。この電圧変動信号を
電圧調節器の出力信号に加算してゲー信号発生器に入力
することによって、電圧変動を先取りした制御を行うこ
とができることから、電圧測定信号だけをフィードバッ
クする制御方式に比べて即応性のある制御方式となり、
負荷電流が急激に増減した場合でも負荷電圧を安定して
一定に保持する制御を行うことができるという効果が得
られる。

【００１７】また、電圧変動値を負荷電流に一義的な関
係にあるものとし他の要素を無視することによって、電
圧演算補正器の入力信号と出力信号との関係を前述の一
義的な関係に対応した非線形特性を持たせることによっ
て構成の簡単な電圧演算補正器を得ることができる。更
に、一義的な関係を、最も単純な比例関係に近似するこ
とによって電圧演算補正器は増幅器で実現できるので更
に安価かつ高信頼性となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す高電圧整流装置の回路
図

【図２】図１の制御装置のブロック図

【図３】この発明の別の実施例を示す制御装置のブロッ
ク図

【図４】従来の高電圧整流装置の回路図

【図５】図４の制御装置のブロック図

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 電力調節器 ２１ サイリスタ変換器 ３ 制御装置 ３Ａ 制御装置 ３Ｂ 制御装置 ３１Ａ 電圧補正演算器 ３１Ｂ 電圧補正演算器 ３３ 電圧調節器 ３４ 加算器 ３５ ゲート信号発生器 ４ 倍電圧整流器 ６ 負荷 ７ 変流器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷電圧の測定値と設定値とが入力された
   電圧調節器の出力信号をゲート信号発生器に入力して交
   流側の電圧を制御することによって定電圧制御されてな
   る倍電圧整流器が使用された高電圧整流装置において、
   負荷電流を測定する変流器と、この変流器で測定された
   電流測定信号を入力して電圧変動値に応じた信号を演算
   する電圧補正演算器とを設け、この電圧補正演算器の出
   力信号を前記電圧調節器の出力信号に加算してなること
   を特徴とする高電圧整流装置。
2. 【請求項２】電圧変動値が負荷電流に一義的な関係にあ
   るものとし、電圧演算補正器の入力信号と出力信号との
   関係が前述一義的な関係に対応してなることを特徴とす
   る請求項１記載の高電圧整流装置。
3. 【請求項３】電圧変動値が負荷電流に一定の比例係数で
   比例するものとし、電圧演算補正器の入力信号と出力信
   号との関係を前記比例係数に対応する比例係数に設定し
   てなることを特徴とする請求項２記載の高電圧整流装
   置。