JPH0654541A - 自己消弧・交流電力調整の電源システム - Google Patents
自己消弧・交流電力調整の電源システムInfo
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- JPH0654541A JPH0654541A JP20002792A JP20002792A JPH0654541A JP H0654541 A JPH0654541 A JP H0654541A JP 20002792 A JP20002792 A JP 20002792A JP 20002792 A JP20002792 A JP 20002792A JP H0654541 A JPH0654541 A JP H0654541A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンビームや電子ビームを加速するための
交流直流変換電源で、負荷保護のための短絡装置を所有
する電源にあって、直流出力に必要な電力を制御すると
同時に、負荷保護のために短絡装置を動作させたとき、
交流入力に過電流が流れる以前に遮断することの出来る
電源装置を提供する。 【構成】 高速短絡装置５を負荷保護のために有する直
流電源で、交流を直流に変換する電源４から負荷７へ電
力を供給する電源にあって、自己消弧能力を持つ交流電
力調整装置２を入力系に設置する。
交流直流変換電源で、負荷保護のための短絡装置を所有
する電源にあって、直流出力に必要な電力を制御すると
同時に、負荷保護のために短絡装置を動作させたとき、
交流入力に過電流が流れる以前に遮断することの出来る
電源装置を提供する。 【構成】 高速短絡装置５を負荷保護のために有する直
流電源で、交流を直流に変換する電源４から負荷７へ電
力を供給する電源にあって、自己消弧能力を持つ交流電
力調整装置２を入力系に設置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自己消弧・交流電力
調整の電源システムに関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、イオンビームや電子ビームあるいはＳ
ＯＲ装置等の加速のための交流・直流変換電源であっ
て、直流出力に必要な電力を制御すると同時に、負荷保
護のために短絡装置を動作させた時に交流入力に過電流
が流れる以前に遮断することのできる新しい電源システ
ムに関するものである。
調整の電源システムに関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、イオンビームや電子ビームあるいはＳ
ＯＲ装置等の加速のための交流・直流変換電源であっ
て、直流出力に必要な電力を制御すると同時に、負荷保
護のために短絡装置を動作させた時に交流入力に過電流
が流れる以前に遮断することのできる新しい電源システ
ムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】イオンビームあるいは電子ビ
ーム等の加速用電源には、直流・高圧・大電力が要求さ
れると同時に、加速機構のブレイクダウン時に高速の遮
断保護機能が作動することが必要とされている。たとえ
ば図８はこのような従来の電源装置を説明するための回
路図であって、交流・直流変換電源（４）は、交流入
力、直流出力電源である。多相あるいは単相の交流電源
（１）から機械式遮断器やサイリスタ等のオン機能可制
御デバイスを用いた交流電力調整装置、たとえばＪＥＣ
−２１４：サイリスタ交流電力調整装置、あるいは遮断
器とその交流スイッチの直列接続を組合わせたスイッチ
（３１）を通って、変圧器と整流器の組合わせ、もしく
は整流器単独の交流・直流変換電源（４）へ入力され
る。
ーム等の加速用電源には、直流・高圧・大電力が要求さ
れると同時に、加速機構のブレイクダウン時に高速の遮
断保護機能が作動することが必要とされている。たとえ
ば図８はこのような従来の電源装置を説明するための回
路図であって、交流・直流変換電源（４）は、交流入
力、直流出力電源である。多相あるいは単相の交流電源
（１）から機械式遮断器やサイリスタ等のオン機能可制
御デバイスを用いた交流電力調整装置、たとえばＪＥＣ
−２１４：サイリスタ交流電力調整装置、あるいは遮断
器とその交流スイッチの直列接続を組合わせたスイッチ
（３１）を通って、変圧器と整流器の組合わせ、もしく
は整流器単独の交流・直流変換電源（４）へ入力され
る。
【０００３】この交流・直流変換電源（４）の出力は、
負荷であるイオンあるいは電子ビーム等の加速機構
（７）に接続される。加速機構（７）のシステム内に異
常が発生した場合には、検出装置（３２）がこの異常を
検出する。この時、高速に加速機構（７）への電力供給
を遮断することが必要になる。この遮断速度は、加速機
構（７）を構成する部材の材質や構造にもよるが、精度
の高いジャイロトロン発振器などでは数マイクロ秒以下
の高速度が必要となる。そこで一般的には、高速投入器
（５）を動作させ、交流直流変換電源（４）の出力を短
絡し、加速機構（７）への電力供給を遮断するようにし
ている。
負荷であるイオンあるいは電子ビーム等の加速機構
（７）に接続される。加速機構（７）のシステム内に異
常が発生した場合には、検出装置（３２）がこの異常を
検出する。この時、高速に加速機構（７）への電力供給
を遮断することが必要になる。この遮断速度は、加速機
構（７）を構成する部材の材質や構造にもよるが、精度
の高いジャイロトロン発振器などでは数マイクロ秒以下
の高速度が必要となる。そこで一般的には、高速投入器
（５）を動作させ、交流直流変換電源（４）の出力を短
絡し、加速機構（７）への電力供給を遮断するようにし
ている。
【０００４】しかしながら、このように交流直流電源
（４）の出力を短絡して加速機構（７）への電力供給を
遮断することは、交流側から考えると短絡されたことに
なる。そこで交流側の遮断器やオン機能可制御デバイス
を用いた交流電力調整装置等のスイッチ（３１）で交流
系の遮断を行なうようにしている。だが、実際のところ
は、従来の遮断器やオン機能可制御デバイスを用いた交
流スイッチでは長い場合で５サイクル（５０Hzで１００
ミリ秒）、サイリスタを用いた交流電力調整装置では最
大半サイクル強（５０Hzで１０ミリ秒強）の遮断遅れを
生じ、その間交流直流変換電源（４）は短絡されること
になる。そこで交流直流変換電源（４）は、そして交流
電力調整装置等のスイッチ（３１）は、このような短絡
時の大電流による電磁力に耐えるものでなければならな
い。
（４）の出力を短絡して加速機構（７）への電力供給を
遮断することは、交流側から考えると短絡されたことに
なる。そこで交流側の遮断器やオン機能可制御デバイス
を用いた交流電力調整装置等のスイッチ（３１）で交流
系の遮断を行なうようにしている。だが、実際のところ
は、従来の遮断器やオン機能可制御デバイスを用いた交
流スイッチでは長い場合で５サイクル（５０Hzで１００
ミリ秒）、サイリスタを用いた交流電力調整装置では最
大半サイクル強（５０Hzで１０ミリ秒強）の遮断遅れを
生じ、その間交流直流変換電源（４）は短絡されること
になる。そこで交流直流変換電源（４）は、そして交流
電力調整装置等のスイッチ（３１）は、このような短絡
時の大電流による電磁力に耐えるものでなければならな
い。
【０００５】しかしながら、システム全体が長パルス運
転もしくは連続出力仕様の電源であれば、長パルスもし
くは連続出力のための除熱と短絡のための対策を行なう
必要があり、交流直流変換器（４）や交流電力調整装置
（３１）の設計が複雑化し、高価になるという欠点があ
る。以上のように電子ビームやイオンビーム加速電源、
あるいはＳＯＲ電源等の負荷保護のために短絡装置を所
有する交直変換電源においては、負荷保護のための短絡
装置を動作させた時に、交流直流変換電源系全体に短絡
の影響が及ぶことになる。このため交流直流変換電源系
全体を短絡に耐えるように設計したり、短絡や電源系の
発熱とのバランスを取るように努力をしなければならな
い。
転もしくは連続出力仕様の電源であれば、長パルスもし
くは連続出力のための除熱と短絡のための対策を行なう
必要があり、交流直流変換器（４）や交流電力調整装置
（３１）の設計が複雑化し、高価になるという欠点があ
る。以上のように電子ビームやイオンビーム加速電源、
あるいはＳＯＲ電源等の負荷保護のために短絡装置を所
有する交直変換電源においては、負荷保護のための短絡
装置を動作させた時に、交流直流変換電源系全体に短絡
の影響が及ぶことになる。このため交流直流変換電源系
全体を短絡に耐えるように設計したり、短絡や電源系の
発熱とのバランスを取るように努力をしなければならな
い。
【０００６】しかし、実際にはこのような設計や工夫は
難しく、簡単ではない。また、高価なものになると予想
される。この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされ
たものであって、従来の交流直流変換電源系の欠点を解
消し、短絡によっても電源系全体に影響を及ぼすことが
なく、負荷遮断の高速保護に必要な部位のみを短絡させ
ることを可能とする新しい電源システムを提供すること
を目的としている。
難しく、簡単ではない。また、高価なものになると予想
される。この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされ
たものであって、従来の交流直流変換電源系の欠点を解
消し、短絡によっても電源系全体に影響を及ぼすことが
なく、負荷遮断の高速保護に必要な部位のみを短絡させ
ることを可能とする新しい電源システムを提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、高速短絡装置を負荷保護のため
に有する直流電源で、交流を直流に変換する電源から負
荷へ電力を供給する電源にあって、自己消弧能力を持つ
交流電力調整装置を入力系に設置したことを特徴とする
自己消弧・交流電力調整の電源システムを提供する。
を解決するものとして、高速短絡装置を負荷保護のため
に有する直流電源で、交流を直流に変換する電源から負
荷へ電力を供給する電源にあって、自己消弧能力を持つ
交流電力調整装置を入力系に設置したことを特徴とする
自己消弧・交流電力調整の電源システムを提供する。
【０００８】すなわち、この発明の電源システムは、負
荷である加速機構を保護するために短絡装置を動作させ
ると同時に、交流入力を自己消弧機能を有する交流スイ
ッチを用いて過電流に至る前に遮断することを特徴とし
ている。
荷である加速機構を保護するために短絡装置を動作させ
ると同時に、交流入力を自己消弧機能を有する交流スイ
ッチを用いて過電流に至る前に遮断することを特徴とし
ている。
【０００９】
【作用】上記の通りの特徴を有するこの発明の電源シス
テムにおいては、加速機構などの負荷の保護のために短
絡装置を動作させて負荷の保護を行なう場合、交流入力
に自己消弧機能を有する交流スイッチを用いているた
め、短絡による過電流に至る前に遮断することにより、
交流直流変換電源等の入力系を短絡時の電磁力による破
損から保護することができる。このため、交流直流変換
器などの設計が容易となり、製作価格を低減することも
可能となる。
テムにおいては、加速機構などの負荷の保護のために短
絡装置を動作させて負荷の保護を行なう場合、交流入力
に自己消弧機能を有する交流スイッチを用いているた
め、短絡による過電流に至る前に遮断することにより、
交流直流変換電源等の入力系を短絡時の電磁力による破
損から保護することができる。このため、交流直流変換
器などの設計が容易となり、製作価格を低減することも
可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、添付した図面に沿って、さらに詳しく
この発明の電源システムについての実施例を説明する。
図１は、この発明の自己消弧機能を有する交流電力調整
装置、交流直流変換電源および負荷保護のための短絡装
置を所有する電源を例示したものである。
この発明の電源システムについての実施例を説明する。
図１は、この発明の自己消弧機能を有する交流電力調整
装置、交流直流変換電源および負荷保護のための短絡装
置を所有する電源を例示したものである。
【００１１】たとえば、この図１に例示したように多相
あるいは単相交流電源（１）から自己消弧機能を有する
素子を用いた交流電力調整装置（２）を介して交流直流
変換電源（４）へ入力する。ここで交流電力調整装置
（２）は、自己消弧機能を有する交流電力調整装置だけ
でなく、たとえば図９に例示した従来のスイッチ（３
１）を直列接続をしたものも含んでいる。また、交流直
流変換電源（４）は変圧器、整流器、平滑装置あるいは
充電器の組合せからなる総称である。この交流直流変換
電源（４）の出力は、負荷となる加速機構（７）へ入力
される。そして、この加速機構（７）内に異常が生じた
時には検出装置（６）が検出するようにしている。この
時、高速に、加速機構（７）へ電力供給を遮断するため
高速短絡装置（５）を投入するが、同時に交流電力調整
装置（２）へ遮断指令も出力する。遮断指令を受けた交
流電力調整装置（２）は、交流系に過電流が流れる前に
自己消弧機能によって遮断する。
あるいは単相交流電源（１）から自己消弧機能を有する
素子を用いた交流電力調整装置（２）を介して交流直流
変換電源（４）へ入力する。ここで交流電力調整装置
（２）は、自己消弧機能を有する交流電力調整装置だけ
でなく、たとえば図９に例示した従来のスイッチ（３
１）を直列接続をしたものも含んでいる。また、交流直
流変換電源（４）は変圧器、整流器、平滑装置あるいは
充電器の組合せからなる総称である。この交流直流変換
電源（４）の出力は、負荷となる加速機構（７）へ入力
される。そして、この加速機構（７）内に異常が生じた
時には検出装置（６）が検出するようにしている。この
時、高速に、加速機構（７）へ電力供給を遮断するため
高速短絡装置（５）を投入するが、同時に交流電力調整
装置（２）へ遮断指令も出力する。遮断指令を受けた交
流電力調整装置（２）は、交流系に過電流が流れる前に
自己消弧機能によって遮断する。
【００１２】交流電力調整装置（２）の構成としては、
たとえば図２、図３に示すように、自己消弧機能を持っ
たスイッチング素子（１０）（１６）にサージアブソー
バ（１５）を取付け、遮断時に発生するサージを吸収す
るようにしている。なお、図２および図３では、ダイオ
ード（１１）〜（１４）を用いた回路の例を示してい
る。サージアブソーバ（１５）としては、たとえば、Ｃ
Ｒを用いた回路が考えられる。図４および図５はその例
を示したものである。サージエネルギーはこの図４およ
び図５のコンデンサー（２０）に蓄積され、その後抵抗
（２１）を用いてコンデンサー（２０）に蓄積されたサ
ージエネルギーを消費させる。
たとえば図２、図３に示すように、自己消弧機能を持っ
たスイッチング素子（１０）（１６）にサージアブソー
バ（１５）を取付け、遮断時に発生するサージを吸収す
るようにしている。なお、図２および図３では、ダイオ
ード（１１）〜（１４）を用いた回路の例を示してい
る。サージアブソーバ（１５）としては、たとえば、Ｃ
Ｒを用いた回路が考えられる。図４および図５はその例
を示したものである。サージエネルギーはこの図４およ
び図５のコンデンサー（２０）に蓄積され、その後抵抗
（２１）を用いてコンデンサー（２０）に蓄積されたサ
ージエネルギーを消費させる。
【００１３】なお、この場合、主回路側のインダクタン
ス（２２）に蓄えられたエネルギーを吸収させるだけの
コンデンサー（２０）を用意し、さらに交流の半サイク
ルより小さい時定数ＣＲになるような抵抗（２１）を用
いればよい。交流電力調整装置（２）に用いられる自己
消弧機能を持つスイッチング素子（１０）（１６）は、
双方向性を持つスイッチングおよび自己消弧が行なえる
もので良く、単方向性の素子でも、たとえば図２の素子
（１０）は図６に例示したように、単方向性スイッチン
グ、自己消弧性機能を持つ、たとえばゲートターンサイ
リスタ（ＧＴＯ）やゲート絶縁型バイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）を用いて逆並列にしたものや、図３の場
合では、素子（１６）を、図７に示したように、単方向
性、スイッチング、自己消弧性機能を持つ素子で構成す
ることができる。また、交流電力調整装置（２）は、入
力電力を調整制御して、出力の直流電圧制御や電流制御
を行なう機能も併せ持つこともできる。
ス（２２）に蓄えられたエネルギーを吸収させるだけの
コンデンサー（２０）を用意し、さらに交流の半サイク
ルより小さい時定数ＣＲになるような抵抗（２１）を用
いればよい。交流電力調整装置（２）に用いられる自己
消弧機能を持つスイッチング素子（１０）（１６）は、
双方向性を持つスイッチングおよび自己消弧が行なえる
もので良く、単方向性の素子でも、たとえば図２の素子
（１０）は図６に例示したように、単方向性スイッチン
グ、自己消弧性機能を持つ、たとえばゲートターンサイ
リスタ（ＧＴＯ）やゲート絶縁型バイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）を用いて逆並列にしたものや、図３の場
合では、素子（１６）を、図７に示したように、単方向
性、スイッチング、自己消弧性機能を持つ素子で構成す
ることができる。また、交流電力調整装置（２）は、入
力電力を調整制御して、出力の直流電圧制御や電流制御
を行なう機能も併せ持つこともできる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、イオンビーム、電子ビー
ムを加速するための高圧電流電源などのように、負荷を
保護するための高速短絡装置を所有する場合に、交流入
力を制御する自己消弧能力を持つ交流電力調整装置を組
み込むことによって、負荷保護のための高速短絡装置を
作動させ、かつ、その短絡現象が交流系に波及する前に
交流電力調整装置を遮断することで交流回路や交流直流
変換電源を短絡から保護することができる。これにより
交流系や交流直流変換電源は短絡の仕様から外れ、安価
となる。また、交流系の電力を遮断出来るので、交流系
から電力の追加をされることもなくなるので、短絡装置
の発熱も小さく短絡装置の熱容量も小さくすることがで
きる。
ムを加速するための高圧電流電源などのように、負荷を
保護するための高速短絡装置を所有する場合に、交流入
力を制御する自己消弧能力を持つ交流電力調整装置を組
み込むことによって、負荷保護のための高速短絡装置を
作動させ、かつ、その短絡現象が交流系に波及する前に
交流電力調整装置を遮断することで交流回路や交流直流
変換電源を短絡から保護することができる。これにより
交流系や交流直流変換電源は短絡の仕様から外れ、安価
となる。また、交流系の電力を遮断出来るので、交流系
から電力の追加をされることもなくなるので、短絡装置
の発熱も小さく短絡装置の熱容量も小さくすることがで
きる。
【図１】この発明の短絡を回避するビーム加速用電源の
回路図である。
回路図である。
【図２】自己消弧能力を有する交流電力調整装置回路を
例示した回路図である。
例示した回路図である。
【図３】図２とは別の例を示した回路図である。
【図４】図２に示した交流電力調整装置に用いられるサ
ージアブソーバの例を示した図である。
ージアブソーバの例を示した図である。
【図５】図３に示した交流電力調整装置に用いられるサ
ージアブソーバの例を示した図である。
ージアブソーバの例を示した図である。
【図６】図２に用いる双方向性スイッチを例示した図で
ある。
ある。
【図７】図３に用いる単方向性スイッチを例示した図で
ある。
ある。
【図８】従来のビーム加速用電源で、自己消弧能力を持
たない交流電力調整装置を交流回路に組み込んだ回路図
である。
たない交流電力調整装置を交流回路に組み込んだ回路図
である。
１ 交流電源 ２ 交流電力調整装置 ４ 交流直流変換電源 ５ 高速短絡装置 ６ 検出装置 ７ 加速機構 １０，１６ 自己消弧機能スイッチング素子 １１，１２，１３，１４ ダイオード １５ サージアブソーバ ２０ コンデンサ ２１ 抵抗 ２２ 放電抵抗 ３１ 従来のスイッチ ３２ 検出装置
Claims (6)
- 【請求項１】 高速短絡装置を負荷保護のために有する
直流電源で、交流を直流に変換する電源から負荷へ電力
を供給する電源にあって、自己消弧能力を持つ交流電力
調整装置を入力系に設置したことを特徴とする自己消弧
・交流電力調整の電源システム。 - 【請求項２】 交流電力調整装置が自己消弧機能スイッ
チング素子とサージアブソーバとを備えてなる請求項１
の電源システム。 - 【請求項３】 スイッチング素子がＧＴＯまたはＩＧＢ
Ｔを用いた逆並列双方向性素子からなる請求項２の電源
システム。 - 【請求項４】 スイッチング素子が単方向性素子からな
る請求項２の電源システム。 - 【請求項５】 サージアブソーバがＣＲ回路からなる請
求項２の電源システム。 - 【請求項６】 負荷がイオンビーム、電子ビーム、ＳＯ
Ｒ等加速機構である請求項１の電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20002792A JPH0654541A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 自己消弧・交流電力調整の電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20002792A JPH0654541A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 自己消弧・交流電力調整の電源システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0654541A true JPH0654541A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16417602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20002792A Pending JPH0654541A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 自己消弧・交流電力調整の電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654541A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08205555A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | 電力系統と連携する電力変換器の制御装置 |
| JP2004312995A (ja) * | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 負荷の電力消費の調整方法、負荷の電力消費の調整回路およびランプ用の電気点灯装置 |
-
1992
- 1992-07-27 JP JP20002792A patent/JPH0654541A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08205555A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | 電力系統と連携する電力変換器の制御装置 |
| JP2004312995A (ja) * | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | 負荷の電力消費の調整方法、負荷の電力消費の調整回路およびランプ用の電気点灯装置 |
| JP4700289B2 (ja) * | 2003-04-04 | 2011-06-15 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 負荷の電力消費の調整方法、負荷の電力消費の調整回路およびランプ用の電気点灯装置 |
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