JPH0787117B2 - 電磁石電源装置 - Google Patents
電磁石電源装置Info
- Publication number
- JPH0787117B2 JPH0787117B2 JP25616987A JP25616987A JPH0787117B2 JP H0787117 B2 JPH0787117 B2 JP H0787117B2 JP 25616987 A JP25616987 A JP 25616987A JP 25616987 A JP25616987 A JP 25616987A JP H0787117 B2 JPH0787117 B2 JP H0787117B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子あるいは陽子などと高エネルギーに加速す
るため加速器用電磁石等に使用する電磁石電源に関する
ものである。
るため加速器用電磁石等に使用する電磁石電源に関する
ものである。
（従来の技術） 超LSIの微細加工用光源としてシンクロトロン放射光を
得るためや素粒子物理学の研究のために、電子あるは陽
子などを高エネルギーに加速する加速器が用いられる様
になってきた。加速器では各電磁石コイルに接続した定
電流電源の出力電流を制御して、所望の磁場を発生さ
せ、電子あるいは陽子等の軌道を制御する。この様な加
速器で使用される電磁石電源には広範囲の電流値で高精
度の制御を要求される。例えば定格の２％〜100％の範
囲で±１×10-4の精度を要求されるシステムもある。こ
の様な要求を満たす回路の１つとして第４図に示すもの
がある。
得るためや素粒子物理学の研究のために、電子あるは陽
子などを高エネルギーに加速する加速器が用いられる様
になってきた。加速器では各電磁石コイルに接続した定
電流電源の出力電流を制御して、所望の磁場を発生さ
せ、電子あるいは陽子等の軌道を制御する。この様な加
速器で使用される電磁石電源には広範囲の電流値で高精
度の制御を要求される。例えば定格の２％〜100％の範
囲で±１×10-4の精度を要求されるシステムもある。こ
の様な要求を満たす回路の１つとして第４図に示すもの
がある。
第４図において、１は交流母線、２は整流器用変圧器、
３は交流を所棒の直流に変換する制御整流器、４はリア
クトル、５はコンデンサ、６はリアクトル４及びコンデ
ンサ５によって平滑された制御整流器３の直流出力電圧
を電子レベルの電圧に変換する分圧器、７は制御整流器
３の直流出力電圧を高速に入／切し、負荷電流を高速・
高精度に制御するチョッパ回路、８はチョッパがオフし
た時に発生する過電圧防止用コンデンサ、９はチョッパ
回路７がオフ時に負荷電流を還流させるダイオード、10
は負荷である電磁石コイル、11はコイル電流を検出する
直流電流検出器、12は制御整流器３の出力電圧の基準設
定器、13は基準設定器12の出力と分圧器６で検出された
直流電圧との差を入力し、その差がゼロとなる様に制御
する定電圧制御回路、14は定電圧制御回路13からの制御
信号に応じて制御整流器３の点弧角を決定する点弧制御
回路、15は点弧制御回路からのパルスに応じて制御整流
器にパルスを供給するパルスアンプ回路、16はコイル電
流の基準設定器、17は基準設定器16の出力と直流電流検
出器11によって検出されたコイル電流との差を入力して
その差がゼロになる様に制御する定電流制御回路、18は
定電流制御回路17からの制御信号に応じてチョッパ回路
７の通電幅を決定するパルス幅変調回路、19はパルス幅
変調回路18のオンオフ指令に基づくチョッパをトライブ
するドライバ回路、20は振動防止用の抵抗である。
３は交流を所棒の直流に変換する制御整流器、４はリア
クトル、５はコンデンサ、６はリアクトル４及びコンデ
ンサ５によって平滑された制御整流器３の直流出力電圧
を電子レベルの電圧に変換する分圧器、７は制御整流器
３の直流出力電圧を高速に入／切し、負荷電流を高速・
高精度に制御するチョッパ回路、８はチョッパがオフし
た時に発生する過電圧防止用コンデンサ、９はチョッパ
回路７がオフ時に負荷電流を還流させるダイオード、10
は負荷である電磁石コイル、11はコイル電流を検出する
直流電流検出器、12は制御整流器３の出力電圧の基準設
定器、13は基準設定器12の出力と分圧器６で検出された
直流電圧との差を入力し、その差がゼロとなる様に制御
する定電圧制御回路、14は定電圧制御回路13からの制御
信号に応じて制御整流器３の点弧角を決定する点弧制御
回路、15は点弧制御回路からのパルスに応じて制御整流
器にパルスを供給するパルスアンプ回路、16はコイル電
流の基準設定器、17は基準設定器16の出力と直流電流検
出器11によって検出されたコイル電流との差を入力して
その差がゼロになる様に制御する定電流制御回路、18は
定電流制御回路17からの制御信号に応じてチョッパ回路
７の通電幅を決定するパルス幅変調回路、19はパルス幅
変調回路18のオンオフ指令に基づくチョッパをトライブ
するドライバ回路、20は振動防止用の抵抗である。
第４図に示す回路は次の様に運転される。まず電圧基準
設定器にて制御整流器出力電圧を設定し、制御整流器３
を運転する。直流電圧が充分確立した時点で定電流制御
系を運転し、パルス幅制御にて高速の電流制御を行な
う。
設定器にて制御整流器出力電圧を設定し、制御整流器３
を運転する。直流電圧が充分確立した時点で定電流制御
系を運転し、パルス幅制御にて高速の電流制御を行な
う。
（発明が解決しようとする問題点） 大容量の電源ではチョッパ７は高速スイッチング素子を
多数並列して構成する。スイッチング素子の過電圧防止
用コンデンサ８も素子の並列数に比例して大きくなる。
素子並列数が増しコンデンサ８の容量が大きくなると、
出力電流の小さな領域では、チョッパ７をオフした時の
コンデンサ８の充電時間が長くなり、負荷に必要以上の
電圧が印加される現象が発生する。
多数並列して構成する。スイッチング素子の過電圧防止
用コンデンサ８も素子の並列数に比例して大きくなる。
素子並列数が増しコンデンサ８の容量が大きくなると、
出力電流の小さな領域では、チョッパ７をオフした時の
コンデンサ８の充電時間が長くなり、負荷に必要以上の
電圧が印加される現象が発生する。
例えばチョッパ７が1000A定格で100KHzで変調する場合
を考える。スイッチング素子が10A定格とすると最低100
並列以上となる。スイッチング素子１コに対して過電圧
防止用コンデンサを0.01μＦ取り付けると、100並列で
は１μＦとなる。整流器出力電圧が150V、出力電流が定
格の２％、つまり、20Aのときのチョッパ各部の動作波
形を第５図に示す。チョッパゲート信号は第５図（ａ）
10μｓ毎に１μｓのオン信号を出力している。チョッパ
ゲート信号がオフしてから、チョッパ両端のコンデンサ
が整流器出力電圧の150Vまで充電する時間ｔは以下の式
で求められる。
を考える。スイッチング素子が10A定格とすると最低100
並列以上となる。スイッチング素子１コに対して過電圧
防止用コンデンサを0.01μＦ取り付けると、100並列で
は１μＦとなる。整流器出力電圧が150V、出力電流が定
格の２％、つまり、20Aのときのチョッパ各部の動作波
形を第５図に示す。チョッパゲート信号は第５図（ａ）
10μｓ毎に１μｓのオン信号を出力している。チョッパ
ゲート信号がオフしてから、チョッパ両端のコンデンサ
が整流器出力電圧の150Vまで充電する時間ｔは以下の式
で求められる。
従って、コンデンサ両端電圧は第５図（ｂ）に示す様
に、チョッパのゲート信号がオフしてから7.5μｓ後に
整流器出力電圧150（ｖ）に達する波形となり、負荷電
圧は第５図（ｃ）に示す波形となる。第５図（ｃ）に示
す波形は、第５図（ｄ）に示す出力電流が1000Aの時の
波形に比べ、ハッチング部分だけ多い波形となってい
る。第５図（ｃ）の電圧波形は平均電圧にすると約70V
となる。チョッパのゲート信号は、素子のスイッチング
能力の関係で１μｓ以下とすることは困難なため、出力
電流が２％の領域では、負荷電圧の可変範囲は700〜150
Vと狭くなり、電流制御が不可能となってしまう。
に、チョッパのゲート信号がオフしてから7.5μｓ後に
整流器出力電圧150（ｖ）に達する波形となり、負荷電
圧は第５図（ｃ）に示す波形となる。第５図（ｃ）に示
す波形は、第５図（ｄ）に示す出力電流が1000Aの時の
波形に比べ、ハッチング部分だけ多い波形となってい
る。第５図（ｃ）の電圧波形は平均電圧にすると約70V
となる。チョッパのゲート信号は、素子のスイッチング
能力の関係で１μｓ以下とすることは困難なため、出力
電流が２％の領域では、負荷電圧の可変範囲は700〜150
Vと狭くなり、電流制御が不可能となってしまう。
前述のように、電流の小さい領域では、スイッチング素
子両端の過電圧防止用コンデンサの充電時間のために、
不要な電圧が負荷にかかり、電流が制御できなくなる。
子両端の過電圧防止用コンデンサの充電時間のために、
不要な電圧が負荷にかかり、電流が制御できなくなる。
本発明の目的は前述した不具合を解消し電流の小さい領
域での制御が可能な電磁石電源を提供することにある。
域での制御が可能な電磁石電源を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために交流電圧を直流
電圧に変換する整流器と該整流器によって変換された直
流電圧をパルス幅制御して負荷コイルに流れる電流を制
御する定電流制御系を備えたチョッパ回路から成る電磁
石電源装置において、チョッパ回路の出力パルス幅指令
値が一定値以下の場合はパルスを出力しないことを特徴
とするものである。
電圧に変換する整流器と該整流器によって変換された直
流電圧をパルス幅制御して負荷コイルに流れる電流を制
御する定電流制御系を備えたチョッパ回路から成る電磁
石電源装置において、チョッパ回路の出力パルス幅指令
値が一定値以下の場合はパルスを出力しないことを特徴
とするものである。
（作用） 前述のように、チョッパのパルス幅指令値が一定値以下
の場合はパルスを出力しないことにより、チョッパ回路
の出力電圧を低下させることが出来、電流の低い領域で
も電源制御が可能となる。
の場合はパルスを出力しないことにより、チョッパ回路
の出力電圧を低下させることが出来、電流の低い領域で
も電源制御が可能となる。
（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。第１図において第４
図と同一の要素は同一の符号とし説明を省略する。21は
定電流制御回路17から出力されるチョッパパルス幅指令
値51とチョッパのスイッチング能力の限界から設定され
る最小パルス幅設定値22とを比較する比較器、52は比較
器21の出力でチョッパパルス幅指令値51が最小パルス幅
設定値21より大きい時に“1"、小さい時に“0"となる信
号、23はパルス幅変調回路18の出力と比較信号52の論理
積回路である。
図と同一の要素は同一の符号とし説明を省略する。21は
定電流制御回路17から出力されるチョッパパルス幅指令
値51とチョッパのスイッチング能力の限界から設定され
る最小パルス幅設定値22とを比較する比較器、52は比較
器21の出力でチョッパパルス幅指令値51が最小パルス幅
設定値21より大きい時に“1"、小さい時に“0"となる信
号、23はパルス幅変調回路18の出力と比較信号52の論理
積回路である。
次に第１図、第２図、第３図を用いて本発明の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
前述した如く、電流の小さい領域で過電圧防止用コンデ
ンサ８への充電のために不要電圧が負荷に印加された場
合、負荷電流は電流基準を超えて流れてしまう（T1の期
間）。すると定電流制御回路17は出力電圧を小さくする
様に出力パルス幅指令値を小さくする。従来回路におい
ては出力パルス幅指令値が素子のスイッチング能力の限
界まで小さくなっても、出力電流が20Aのときは約70
（ｖ）もの電圧が印加され制御不能となっていた。しか
し、本発明では第２図に示す様に、出力パルス幅指令値
が、最小パルス幅設定を超えて小さくなった場合（T1の
期間）は、比較器21の出力信号が“0"となり、チョッパ
７がオフ状態となり負荷に電圧が印加されなくなる。基
準が上昇、又は負荷電流が減少し、再び電圧か必要にな
ると（T1の期間）、定電流制御回路17からの出力パルス
幅指令値が上昇し、比較器21の出力が“1"となりチョッ
パ７にオンパルスが加わり負荷に電圧が印加される。
ンサ８への充電のために不要電圧が負荷に印加された場
合、負荷電流は電流基準を超えて流れてしまう（T1の期
間）。すると定電流制御回路17は出力電圧を小さくする
様に出力パルス幅指令値を小さくする。従来回路におい
ては出力パルス幅指令値が素子のスイッチング能力の限
界まで小さくなっても、出力電流が20Aのときは約70
（ｖ）もの電圧が印加され制御不能となっていた。しか
し、本発明では第２図に示す様に、出力パルス幅指令値
が、最小パルス幅設定を超えて小さくなった場合（T1の
期間）は、比較器21の出力信号が“0"となり、チョッパ
７がオフ状態となり負荷に電圧が印加されなくなる。基
準が上昇、又は負荷電流が減少し、再び電圧か必要にな
ると（T1の期間）、定電流制御回路17からの出力パルス
幅指令値が上昇し、比較器21の出力が“1"となりチョッ
パ７にオンパルスが加わり負荷に電圧が印加される。
必要負荷電圧が30（ｖ）の場合、出力電流値が20Aの時
は第３図（ａ）に示す様に20μｓ毎に１μｓのオンパル
スを出力すると、過電圧防止用コンデンサ８へ充電のた
めに印加される電圧も含めて、平均電圧が約35（ｖ）と
なる。一方、出力電流値が1000Aで過電圧防止用コンデ
ンサへの充電時間が問題とならない場合には第３図
（ｂ）に示す様に10μｓ毎に2.3μｓのオンパルスを出
力すると平均電圧が約35（ｖ）となる。
は第３図（ａ）に示す様に20μｓ毎に１μｓのオンパル
スを出力すると、過電圧防止用コンデンサ８へ充電のた
めに印加される電圧も含めて、平均電圧が約35（ｖ）と
なる。一方、出力電流値が1000Aで過電圧防止用コンデ
ンサへの充電時間が問題とならない場合には第３図
（ｂ）に示す様に10μｓ毎に2.3μｓのオンパルスを出
力すると平均電圧が約35（ｖ）となる。
本発明によれば、前述した如く第３図（ａ）、（ｂ）に
示す様な、出力電流値によって、チョッパ７の出力パル
スを間引く動作を、定電流制御回路17の出力パルス幅指
令値と、最小パルス幅設定値とを比較しチョッパのオン
・オフを行なうことによって実現できる。
示す様な、出力電流値によって、チョッパ７の出力パル
スを間引く動作を、定電流制御回路17の出力パルス幅指
令値と、最小パルス幅設定値とを比較しチョッパのオン
・オフを行なうことによって実現できる。
交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、該整流器によ
って変換された直流電圧をパルス幅制御して負荷コイル
に流れる電流を制御する定電流制御系を備えたチョッパ
回路から成る電磁石電源装置において、チョッパ回路の
出力パルス幅指令値が一定値以下の場合はパルスを出力
しないことにより、出力電流の小さい領域で、過電圧防
止用コンデンサの充電による不要電圧が発生しても、電
流制御ができる電磁石電源装置を提供することができ
る。
って変換された直流電圧をパルス幅制御して負荷コイル
に流れる電流を制御する定電流制御系を備えたチョッパ
回路から成る電磁石電源装置において、チョッパ回路の
出力パルス幅指令値が一定値以下の場合はパルスを出力
しないことにより、出力電流の小さい領域で、過電圧防
止用コンデンサの充電による不要電圧が発生しても、電
流制御ができる電磁石電源装置を提供することができ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図、
第３図は本発明の動作の一例を示す動作説明図、第４図
は従来の電磁石電源装置を示す回路構成図、第５図は従
来の電磁石電源の動作波形の一例を示す図である。 １……交流母線、２……電流器用変圧器 ３……制御整流器、４……リアクトル ５……コンデンサ、６……分圧器 ７……チョッパ回路 ８……過電圧防止用コンデンサ ９……ダイオード、10……負荷コイル 11……直流電流検出器、12……電圧基準設定値 13……定電圧制御回路、14……点弧制御回路 15……パルスアンプ回路、16……電流基準設定器 17……定電流制御回路、18……パルス幅変調回路 19……ドライバ回路、20……抵抗 21……比較器 22……最小パルス幅設定器 23……論理積回路、51……パルス幅指令値 52……比較信号
第３図は本発明の動作の一例を示す動作説明図、第４図
は従来の電磁石電源装置を示す回路構成図、第５図は従
来の電磁石電源の動作波形の一例を示す図である。 １……交流母線、２……電流器用変圧器 ３……制御整流器、４……リアクトル ５……コンデンサ、６……分圧器 ７……チョッパ回路 ８……過電圧防止用コンデンサ ９……ダイオード、10……負荷コイル 11……直流電流検出器、12……電圧基準設定値 13……定電圧制御回路、14……点弧制御回路 15……パルスアンプ回路、16……電流基準設定器 17……定電流制御回路、18……パルス幅変調回路 19……ドライバ回路、20……抵抗 21……比較器 22……最小パルス幅設定器 23……論理積回路、51……パルス幅指令値 52……比較信号
Claims (1)
- 【請求項１】交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、
該整流器によって変換された直流電圧をパルス幅制御し
て負荷コイルに流れる電流を制御する定電流制御系を備
えたチョッパ回路から成る電磁石電源装置において、前
記チョッパ回路の出力パルス幅指令値が所定値以下であ
るか否かを判別する手段と、当該手段によってチョッパ
回路の出力パルス幅指令値が所定値以下であると判断さ
れたとき前記チョッパ回路へオンパルス指令を出さない
ようにする手段とを具備したことを特徴とする電磁石電
源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25616987A JPH0787117B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 電磁石電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25616987A JPH0787117B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 電磁石電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100897A JPH01100897A (ja) | 1989-04-19 |
| JPH0787117B2 true JPH0787117B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=17288866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25616987A Expired - Fee Related JPH0787117B2 (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 電磁石電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787117B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7071787B2 (ja) * | 2019-02-19 | 2022-05-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電源装置 |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25616987A patent/JPH0787117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01100897A (ja) | 1989-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |