JPH0691437B2 - Method of generating large shock current using capacitor - Google Patents

Method of generating large shock current using capacitor

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JPH0691437B2
JPH0691437B2 JP62003821A JP382187A JPH0691437B2 JP H0691437 B2 JPH0691437 B2 JP H0691437B2 JP 62003821 A JP62003821 A JP 62003821A JP 382187 A JP382187 A JP 382187A JP H0691437 B2 JPH0691437 B2 JP H0691437B2
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current
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circuit
capacitor
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康宏 佐藤
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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、キャパシタを用いた衝撃大電流発生回路に
おいて、パルス電流の出力変動(リップル)およびエネ
ルギー損失を抑止するようにしたキャパシタを用いた衝
撃大電流発生方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention uses a capacitor for suppressing output fluctuation (ripple) of pulse current and energy loss in an impact large current generation circuit using a capacitor. The present invention relates to a method of generating a large shock current.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来立上りが速く、立ち上った後ある程度の持続時間を
もつ大電流パルスを得る場合には、第4図に示すような
回路が用いられている。この図において、1はエネルギ
ー蓄積用キャパシタ(以下単にキャパシタという)、2
は始動用スイッチ、3と4は前記キャパシタ1と始動用
スイッチ2のインピーダンスを表わすインダクタンスと
抵抗、5は負荷、6と7は負荷5のインダクタンスと抵
抗、8は負荷短絡用スイッチ、9と10は短絡回路のイン
ピーダンスを表わすインダクタンスと抵抗である。
Conventionally, a circuit as shown in FIG. 4 has been used to obtain a large current pulse having a fast rise and a certain duration after the rise. In this figure, 1 is an energy storage capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor), 2
Is a starting switch, 3 and 4 are inductances and resistances representing the impedances of the capacitor 1 and the starting switch 2, 5 is a load, 6 and 7 are inductances and resistances of the load 5, 8 is a load short-circuiting switch, and 9 and 10 Is an inductance and a resistance that represent the impedance of the short circuit.

キャパシタ1を用いて負荷5のインピーダンスで振動電
流を発生させ、その電流最大値付近で負荷短絡用スイッ
チ8を用いて負荷5を短絡することにより、電圧の反転
を抑えてパルス幅の延長を図る方法が用いられている。
An oscillating current is generated by the impedance of the load 5 using the capacitor 1 and the load 5 is short-circuited near the maximum current value by using the load short-circuiting switch 8 to suppress the reversal of the voltage and extend the pulse width. Method is used.

しかし、上記の方法であると負荷短絡用スイッチ8のイ
ンダクタンス9と抵抗10によりキャパシタ1との間に振
動電流が生じ、負荷電流にリップルとして表われる。リ
ップルの割合(η)は、負荷5のインダクタンス6の値
をLo,短絡回路のインダクタンス9をLCRとするとほぼ で表わされる。したがって立上りの速い電流を得る場
合、負荷5のインダクタンス6の値Loを小さくする必要
があるのでリップルの割合ηが大きくなる。従来技術と
しては、例えば特公昭57−34745号公報にあるように、
短絡回路のインダクタンス9の値LCRを小さくする工夫
がされていた。
However, according to the above method, an oscillating current is generated between the capacitor 1 and the inductance 9 of the load short-circuiting switch 8 and the resistor 10, and appears as a ripple in the load current. The ripple ratio (η) is almost the same when the value of the inductance 6 of the load 5 is Lo and the inductance 9 of the short circuit is L CR. It is represented by. Therefore, in order to obtain a fast rising current, the value Lo of the inductance 6 of the load 5 needs to be reduced, so that the ripple ratio η increases. As a conventional technique, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-34745,
The idea was to reduce the value L CR of the inductance 9 of the short circuit.

第5図は、第4図の従来の回路の各部の動作を説明する
ための要部の波形図である。すなわち、時刻0で始動用
スイッチ2を投入し、時刻T1で負荷短絡用スイッチ8を
投入すると、負荷電流はI1のようになり、また、キャパ
シタ1を流れる電流はI2,負荷短絡用スイッチ8を流れ
る電流はI3のようになる。
FIG. 5 is a waveform diagram of essential parts for explaining the operation of each part of the conventional circuit of FIG. That is, when the starting switch 2 is turned on at time 0 and the load short-circuiting switch 8 is turned on at time T 1 , the load current becomes like I 1 , and the current flowing through the capacitor 1 is I 2 for load shorting. The current flowing through the switch 8 is I 3 .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のような従来の衝撃大電流発生方法では、負荷短絡
用スイッチ8のインダクタンス9の値LCRを零にするこ
とはできないので、リップルは残ることになる。また、
効率の面では負荷5の短絡後にキャパシタ1に流れる振
動電流分(第5図のI2)のため、キャパシタ1および始
動用スイッチ2の抵抗4による損失が生じ、効率の低下
をもたらすという問題点があった。
With the conventional method of generating a large shock current as described above, the value L CR of the inductance 9 of the load short-circuiting switch 8 cannot be made zero, so that ripples remain. Also,
In terms of efficiency, the oscillating current component (I 2 in FIG. 5) flowing in the capacitor 1 after the load 5 is short-circuited causes a loss due to the resistor 4 of the capacitor 1 and the starting switch 2, resulting in a decrease in efficiency. was there.

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、リップルが少なく、かつ効率のよいキャパシタを
用いた衝撃大電流発生方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of generating a large shock current using a capacitor with low ripple and high efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明にかかるキャパシタを用いた衝撃大電流発生方
法は、エネルギー蓄積用キャパシタと磁界発生用の負荷
とからなる電流発生回路に、出力電流のパルス幅を延長
するための負荷短絡用スイッチを前記負荷に並列に設
け、さらに前記エネルギー蓄積用キャパシタを前記負荷
から切り離すための開路スイッチを前記電流発生回路中
に挿入した衝撃大電流発生装置を用い、前記負荷短絡用
スイッチの始動により前記開路スイッチに電流の零点を
作るように前記負荷短絡用スイッチを投入したときに前
記エネルギー蓄積用キャパシタと負荷短絡回路インダク
タンスによって生じる電流成分が振動して極性反転する
ような回路パラメータに選定しておき、前記開路スイッ
チに流れる電流が零点となったとき前記開路スイッチを
開とし、以後前記負荷と負荷短絡用スイッチとの閉回路
内に衝撃大電流を持続させて流すものである。
According to a method of generating a large shock current using a capacitor according to the present invention, a load short-circuiting switch for extending a pulse width of an output current is added to a load in a current generating circuit including an energy storage capacitor and a magnetic field generating load. And a parallel circuit, and using an impact large current generator in which an open circuit switch for disconnecting the energy storage capacitor from the load is inserted in the current generation circuit, a current is supplied to the open circuit switch by starting the load short circuit switch. Of the open circuit switch, the circuit parameter is selected such that the current component generated by the energy storage capacitor and the load short circuit inductance oscillates and inverts its polarity when the load short circuit switch is turned on so as to create a zero point. The open circuit switch is opened when the current flowing in And in which flowed to sustain an impact large current closed circuit with the load short-circuiting switch.

〔作用〕[Action]

この発明においては、開路スイッチははじめ閉じてお
き、負荷短絡用スイッチを投入して開路スイッチに流れ
る電流が零点となったとき、開路スイッチを開き、以
後、負荷と負荷短絡用スイッチとの閉回路内に衝撃大電
流を持続させて流すことにより、リップルの少ない大電
流の出力が少ない損失で得られる。
In the present invention, the open circuit switch is first closed, and when the load short-circuiting switch is turned on and the current flowing through the open circuit switch becomes zero, the open circuit switch is opened and thereafter the load and the load short circuiting switch are closed. By continuously supplying a large shock current, the output of a large current with a small ripple can be obtained with a small loss.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例を示す等価回路図である。 FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

この図において、第4図と同一符号は同一部分を示し、
11は開路スイッチで、始動用スイッチ2と負荷5との間
に設けたものである。
In this figure, the same symbols as in FIG. 4 indicate the same parts,
Reference numeral 11 denotes an open circuit switch, which is provided between the starting switch 2 and the load 5.

次に、第1図の実施例の動作に第2図の波形図を参照し
て説明する。
Next, the operation of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to the waveform chart of FIG.

第2図に示すように、時刻0で始動用スイッチ2を投入
し、時刻T1で負荷短絡用スイッチ8を投入すると、負荷
電流I1,キャパシタ1ならびに開路スイッチ11を流れる
電流はI2,負荷短絡用スイッチ8を流れる電流はI3のよ
うになる。開路スイッチ11を流れる電流I2が零になった
時刻T2で開路スイッチ11を開くことによって以後、負荷
5にはリップルの少ない電流I1が流れる。
As shown in FIG. 2, when the starting switch 2 is turned on at time 0 and the load short-circuiting switch 8 is turned on at time T 1 , the load current I 1 , the current flowing through the capacitor 1 and the open circuit switch 11 is I 2 , The current flowing through the load short-circuiting switch 8 becomes I 3 . By opening the open circuit switch 11 at time T 2 when the current I 2 flowing through the open circuit switch 11 becomes zero, the current I 1 with less ripple flows through the load 5 thereafter.

大電流の開路スイッチ11としてはガス吹消し型や真空チ
ューブを用いた遮断器などが利用可能であるが、いずれ
もスイッチの電極を開くだけではアークが形成されて電
流が流れ続け、回路を短時間で遮断することはできな
い。強制的にスイッチ電流を零にしてアークが切れる条
件を作るか、アークエネルギーを消費させて遮断を図る
などの方法が必要である。この発明では負荷短絡用スイ
ッチ8を投入したときにキャパシタ1と短絡回路のイン
ダクタンス9とによって生じる電流成分が振動して極性
反転するような回路パラメータを選んでおけば、開路ス
イッチ11に流れる電流が極性反転したときに電流零点を
作ることができるので遮断が可能になる。この方法によ
ると、電流の零点を作るために外部機構を新たに設ける
必要がない。また、回路の遮断を行う場合、一般には電
極間に過大な電圧を生じることが多く、使用部品の耐電
圧や遮断器の再点弧の問題に充分気をつける必要がある
が、この発明の回路の場合、誘導性の負荷5が負荷短絡
用スイッチ8で短絡された状態で開路スイッチ11が開く
ため、電極間電圧は極めて小さいという特徴をもつ。
A gas blowout type or a circuit breaker using a vacuum tube can be used as the high-current open circuit switch 11.However, in both cases, opening the switch electrode creates an arc and the current continues to flow, shortening the circuit. It cannot be cut off in time. It is necessary to make a condition to break the arc by forcibly setting the switch current to zero, or to consume the arc energy to break the arc. In the present invention, if the circuit parameters are selected such that the current component generated by the capacitor 1 and the inductance 9 of the short circuit when the load short-circuiting switch 8 is turned on vibrate and the polarity is reversed, the current flowing through the open circuit switch 11 will be When the polarity is reversed, a current zero can be created, so that it can be cut off. According to this method, it is not necessary to newly provide an external mechanism to create the zero point of the current. In addition, when the circuit is cut off, an excessive voltage is generally generated between the electrodes, and it is necessary to pay sufficient attention to the problems of withstanding voltage of parts used and re-ignition of the circuit breaker. In the case of the circuit, since the open circuit switch 11 is opened in a state where the inductive load 5 is short-circuited by the load short-circuiting switch 8, the voltage between electrodes is extremely small.

第3図(a),(b)はこの発明の他の実施例を示す等
価回路図と出力電流波形図である。この実施例では2つ
のキャパシタ1,21が負荷5に接続されて順次立ち上げる
ような場合である。
3 (a) and 3 (b) are an equivalent circuit diagram and an output current waveform diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the two capacitors 1 and 21 are connected to the load 5 and are sequentially activated.

第3図(a)において、22は始動用スイッチ、23,24は
前記キャパシタ21と始動用スイッチ22のインピーダンス
を表わすインダクタンスを抵抗、25は開路スイッチであ
り、その他は第1図の実施例と同じである。
In FIG. 3 (a), 22 is a starting switch, 23 and 24 are inductances that represent impedances of the capacitor 21 and the starting switch 22, 25 is an open circuit switch, and others are the same as those of the embodiment of FIG. Is the same.

次に動作について説明する。Next, the operation will be described.

開路スイッチ11と25はあらかじめ閉じておく。始動用ス
イッチ2の投入(時刻0)によってキャパシタ1による
立上げ電流を始動する。その度、時刻T1で始動用スイッ
チ22を投入すると、負荷5にはキャパシタ21による第2
の立上げ電流が表われる。それと同時に開路スイッチ11
にはキャパシタ1,21とインダクタンス3,23によって決ま
る振動電流が流れ、電流零点を作ることができるので開
路スイッチ11を遮断することが可能である。
The open switches 11 and 25 are closed beforehand. When the starting switch 2 is turned on (time 0), the start-up current by the capacitor 1 is started. At that time, when the starting switch 22 is turned on at time T 1 , the second load of the capacitor 21 is applied to the load 5.
The startup current of appears. At the same time open circuit switch 11
An oscillating current determined by the capacitors 1 and 21 and the inductances 3 and 23 flows in the capacitor, and a current zero point can be created, so that the open circuit switch 11 can be cut off.

負荷電流が最大値付近になったとき(時刻T2)負荷短絡
用スイッチ8で負荷5を短絡すれば、後は前述と同様の
理由で開路スイッチ25を遮断することが可能である。こ
のとき得られる出力電流波形例を第3図(b)に示す。
When the load current becomes close to the maximum value (time T 2 ) and the load 5 is short-circuited by the load short-circuiting switch 8, the open circuit switch 25 can be cut off thereafter for the same reason as described above. An example of the output current waveform obtained at this time is shown in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は上述したように、エネルギー蓄積用キャパシ
タと磁界発生用の負荷とからなる電流発生回路に、出力
電流のパルス幅を延長するための負荷短絡用スイッチを
前記負荷に並列に設け、さらに前記エネルギー蓄積用キ
ャパシタを前記負荷から切り離すための開路スイッチを
前記電流発生回路中に挿入した衝撃大電流発生装置を用
い、前記負荷短絡用スイッチの始動により前記開路スイ
ッチに電流の零点を作るように前記負荷短絡用スイッチ
を投入したときに前記エネルギー蓄積用キャパシタと負
荷短絡回路インダクタンスによって生じる電流成分が振
動して極性反転するような回路パラメータに選定してお
き、前記開路スイッチに流れる電流が零点となったとき
前記開路スイッチを開とし、以後前記負荷と負荷短絡用
スイッチとの閉回路内に衝撃大電流を持続させて流すの
で、負荷短絡後の出力リップルがなく、また、キャパシ
タ等による損失が軽減される。そしてこの発明の開路ス
イッチは、アークを遮断するための機構を新たに設ける
必要がなく、遮断時に過大な電圧が生じないなどの利点
をもっており、ごく一般の遮断器が使用可能である等の
利点を有する。
As described above, in the present invention, a load short circuit switch for extending the pulse width of the output current is provided in parallel with the load in the current generating circuit including the energy storage capacitor and the load for generating the magnetic field. An impact large current generator is used in which an open circuit switch for disconnecting an energy storage capacitor from the load is inserted in the current generation circuit, and the zero point of the current is created in the open circuit switch by starting the load short circuit switch. When the load short-circuiting switch is turned on, the current component generated by the energy storage capacitor and the load short-circuiting circuit inductance oscillates and the polarity is inverted. Open the open circuit switch, and then close the load and the load short-circuiting switch. Since it flowed to sustain an impact large current within, no output ripple after load short, also the loss of the capacitor and the like is reduced. Further, the open circuit switch of the present invention has an advantage that a new mechanism for interrupting the arc need not be provided, an excessive voltage does not occur at the time of interruption, and an advantage that an ordinary circuit breaker can be used, etc. Have.

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

第1図はこの発明の一実施例を示す等価回路図、第2図
は、第1図の実施例の動作を説明するための要部の波形
図、第3図(a),(b)はこの発明の他の実施例を示
す等価回路図と出力電流波形図、第4図は従来の衝撃大
電流発生装置の一例を示す等価回路図、第5図は、第4
図の従来例の動作を説明するための要部の波形図であ
る。 図中、1はキャパシタ、2は始動用スイッチ、3,6,9は
インダクタンス、4,7,10は抵抗、5は負荷、8は負荷短
絡用スイッチ、11は開路スイッチである。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of essential parts for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing another embodiment of the present invention and an output current waveform diagram, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing an example of a conventional shock large current generator, and FIG.
FIG. 11 is a waveform chart of a main part for explaining the operation of the conventional example of the figure. In the figure, 1 is a capacitor, 2 is a starting switch, 3,6,9 are inductances, 4,7,10 are resistors, 5 is a load, 8 is a load short-circuiting switch, and 11 is an open circuit switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エネルギー蓄積用キャパシタと磁界発生用
の負荷とからなる電流発生回路に、出力電流のパルス幅
を延長するための負荷短絡用スイッチを前記負荷に並列
に設け、さらに前記エネルギー蓄積用キャパシタを前記
負荷から切り離すための開路スイッチを前記電流発生回
路中に挿入した衝撃大電流発生装置を用い、前記負荷短
絡用スイッチの始動により前記開路スイッチに電流の零
点を作るように前記負荷短絡用スイッチを投入したとき
に前記エネルギー蓄積用キャパシタと負荷短絡回路のイ
ンダクタンスによって生じる電流成分が振動して極性反
転するような回路パラメータに選定しておき、前記開路
スイッチに流れる電流が零点となったとき前記開路スイ
ッチを開とし、以後前記負荷と負荷短絡用スイッチとの
閉回路内に衝撃大電流を持続させて流すことを特徴とす
るキャパシタを用いた衝撃大電流発生方法。
1. A current generating circuit comprising an energy storage capacitor and a magnetic field generation load, a load short-circuiting switch for extending the pulse width of an output current is provided in parallel with the load, and the energy storage circuit is further provided. Using a high-impact current generator that inserts an open-circuit switch for disconnecting a capacitor from the load into the current-generating circuit, the load-short-circuiting device is configured to create a zero current point in the open-circuit switch by starting the load-shorting switch. When the current flowing through the open-circuit switch becomes zero, the circuit parameter is selected so that the current component generated by the inductance of the energy storage capacitor and the load short-circuit circuit oscillates when the switch is turned on. After opening the open circuit switch, a large impact will occur in the closed circuit between the load and the load short-circuiting switch. Impact high current generation method using a capacitor, characterized in that flowed to sustain the flow.
JP62003821A 1987-01-09 1987-01-09 Method of generating large shock current using capacitor Expired - Lifetime JPH0691437B2 (en)

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