JPH09233698A - 進行波管電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサの危険な蓄電が防止され、大型の
電力消費素子を要することなく、安全な放電制御を行い
得る進行波管電源装置を提供すること。 【解決手段】 この進行波管電源装置では、従来装置と
同様に、コンデンサＣを含む入力平滑回路１，第１のス
イッチング素子を含むスイッチング回路３，第２のスイ
ッチング素子を含むインバータ回路４，高圧トランス
５，高圧回路６，補助電源回路９，及び電源制御回路８
を備えるが、更に、電源制御回路８による進行波管７に
対する高電圧ｅ印加の遮断処理中のコンデンサＣにおけ
る放電動作時に電源制御回路８から出力される第２の駆
動制御信号を切り替え制御する制御信号切替回路１１
と、この制御信号切替回路１１の切り替えによる第２の
駆動制御信号に基づいて第２のスイッチング素子を能動
領域で制御する定電流制御信号α，βを出力する定電流
制御回路１２とが備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力平滑回路にお
けるコンデンサの充放電を変圧して進行波管の電源とし
て用いる進行波管電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の進行波管電源装置では、
供給電源の遮断時における進行波管の保護の必要性から
供給電源の遮断後に一定時間動作を行わせるように、入
力平滑回路のコンデンサには大容量のものが必要とされ
ている。例えば消費電力が約２．５ｋＷの進行波管用電
源であれば、約４００ジュール（Ｊ）のエネルギーを充
電するコンデンサを使用し、供給電源の遮断後に数１０
ｍｓｅｃの間、動作可能としてその間に進行波管の電源
電圧の遮断シーケンスに基づいて進行波管用の電源電圧
の遮断処理を行っている。

【０００３】図３は、従来の進行波管電源装置の基本構
成を示したブロック図である。この進行波管電源装置で
は、電源電圧ａが入力平滑回路１に入力印加されると、
入力平滑回路１のコンデンサＣが充電され，且つ平滑化
された平滑電圧ｂがチョッパ型スイッチング回路３に印
加される。チョッパ型スイッチング回路３では平滑電圧
ｂを安定化することで一定電圧ｃを得る。この一定電圧
ｃはインバータ回路４に印加されて高周波交流電圧ｄに
変換される。高周波交流電圧ｄは高圧トランス５を介し
て高圧回路６に印加され、高圧回路６で整流・平滑され
て高電圧ｅとなった後、この高電圧ｅが進行波管７に印
加される。

【０００４】このうち、チョッパ型スイッチング回路３
及びインバータ回路４は電源制御回路８により制御され
る。チョッパ型スイッチング回路３の第１のスイッチン
グ素子は電源制御回路８からの第１の駆動制御信号によ
ってＰＷＭ制御され、インバータ回路４の２組の第２の
スイッチング素子は電源制御回路８からの第２の駆動制
御信号（互いに極性の反転した一定パルス幅のパルス信
号）によって交互にＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ制御駆動され
る。又、電源制御回路８においては、電流検出抵抗で電
圧検出を行って過電流制御を行う。電源制御回路８の制
御用電源は、電源電圧ａの一部が印加される専用の補助
電源回路９から供給される。

【０００５】この進行波管電源装置では、進行波管７へ
の電源電圧ａの印加が遮断された場合、電源制御回路８
がその遮断状態を検出し、進行波管７に対する高電圧ｅ
印加の遮断を行う。この遮断処理に数１０ｍｓｅｃの時
間を必要とするため、電源電圧ａが遮断してからこの遮
断処理の時間，コンデンサＣから放電される平滑電圧ｂ
がチョッパ型スイッチング回路３の安定化範囲内にある
ことがコンデンサＣの容量を決定する主要因となる。従
って、上述したように、コンデンサＣには大きなエネル
ギーを充電可能であることが必要となる。

【０００６】尚、進行波管７への高電圧ｅ印加の遮断は
チョッパ型スイッチング回路３及びインバータ回路４の
動作停止により実現されるが、高電圧ｅ印加の遮断処理
完了後はコンデンサＣが無負荷となるため、コンデンサ
Ｃに充電されたエネルギーは放電されずに長期間電圧が
残留する。

【０００７】ところで、図４は比較として、従来の一般
的な放電回路の基本構成を例示したものである。この放
電回路では、スイッチ２１を閉状態とすると共に、トラ
ンジスタ２２のベース側電極電位をエミッタ側電極電位
とした場合、トランジスタ２２のコレクタ−エミッタ間
は導通せずにコンデンサＣの放電は行われないが、スイ
ッチ２１を開状態とした場合にはベース−エミッタ間に
電圧が印加されてトランジスタ２２のコレクタ−エミッ
タ間が導通してコンデンサＣは抵抗２４により放電さ
れ、その放電電圧が放電印加回路２３に印加されるよう
になっている。

【０００８】因みに、コンデンサの放電を適用した電源
装置に関連する公知技術としては、例えば実開昭５８−
９４０１１号公報に開示された電源回路等が挙げられ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した進行波管電源
装置の場合、進行波管への電源電圧の印加が遮断される
と、電源制御回路によって進行波管に対する高電圧印加
の遮断を行うようになっているが、この高電圧印加の遮
断処理後にコンデンサにおいては長期間電圧が残留する
ため、この残留電圧が作業者による保守点検作業に際し
て短絡等を生じる原因となっている。このように、短絡
が生じると装置自体の故障要因となるばかりでなく、作
業者に対しても感電事故等を発生する危険があるため、
入力平滑回路のコンデンサに不要な残留電圧が蓄電され
る構成は問題視されている。

【００１０】又、上述した進行波管電源装置では、入力
平滑回路のコンデンサからの出力を放電回路（チョッパ
型スイッチング回路やインバータ回路を示す）の電力消
費素子（図３中では主にチョッパ型スイッチング回路の
ダイオードや抵抗が担う）へ切り替え制御するようにな
っているが、コンデンサが大容量である場合にはこれら
の電力消費素子にも相応の大型で高価なものを用いる必
要があるため、これが放電回路における大型化やコスト
高を招く要因となっている。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、コンデンサの危険
な蓄電が防止され、大型の電力消費素子を要することな
く、小規模な回路構成で安全にして安定性良く放電制御
を行い得る進行波管電源装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力さ
れた電源電圧を平滑化してコンデンサで蓄充電させて平
滑電圧を出力する入力平滑回路と、外部からの第１の駆
動制御信号により動作制御される第１のスイッチング素
子を介して平滑電圧を安定化させて一定電圧を出力する
スイッチング回路と、外部からの第２の駆動制御信号に
より動作制御される第２のスイッチング素子を介して一
定電圧を高周波交流電圧として変換出力するインバータ
回路と、第１の駆動制御信号及び第２の駆動制御信号を
出力する電源制御回路と、高周波交流電圧を整流・平滑
して高電圧を出力する高圧回路とを含み、該高電圧を進
行波管に印加する進行波管電源装置において、進行波管
への電源電圧印加の遮断を検出した電源制御回路による
高電圧印加の遮断処理中のコンデンサにおける放電動作
時に第２の駆動制御信号を切り替え制御する制御信号切
替回路と、制御信号切替回路における切り替えで伝送さ
れる第２の駆動制御信号に基づいて第２のスイッチング
素子を能動領域で制御するための定電流制御信号を出力
する定電流制御回路とを備えた進行波管電源装置が得ら
れる。

【００１３】又、本発明によれば、上記進行波管電源装
置において、電源制御回路及び制御信号切替回路の接続
線と入力平滑回路及びスイッチング回路の接続線との間
に介挿されると共に、閉状態初期には該入力平滑回路か
らの平滑電圧を該電源制御回路へ印加させ，且つ閉状態
安定期には該スイッチング回路からの一定電圧を該電源
制御回路へ印加させ、開状態では該電源制御回路からの
切り替え指示制御信号を該制御信号切替回路へ伝送して
定電流制御回路側への切り替えを可能にする切り替え手
段を備えた進行波管電源装置が得られる。

【００１４】更に、本発明によれば、上記進行波管電源
装置において、制御信号切替回路及び切り替え手段の間
に介挿されると共に、該切り替え手段の閉状態安定期に
一定電圧を調整して電源制御回路に対する印加電源電圧
を出力する電圧調整回路を備えた進行波管電源装置が得
られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の進
行波管電源装置について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係る進行波管
電源装置の基本構成を示した回路ブロック図である。

【００１７】この進行波管電源装置も、図３に示した従
来装置と同様に、コンデンサＣを含む入力平滑回路１，
第１のスイッチング素子を含むチョッパ型スイッチング
回路３，第２のスイッチング素子を含むインバータ回路
４，高圧トランス５，高圧回路６，補助電源回路９，及
び電源制御回路８を備え、高圧回路６で得られた高電圧
ｅを進行波管７に印加する構成となっているが、ここで
は更に、進行波管７への電源電圧ａ印加の遮断を検出し
た電源制御回路８による高電圧印加の遮断処理中のコン
デンサＣにおける放電動作時に電源制御回路８から出力
される第２の駆動制御信号を切り替え制御するアナログ
スイッチ等で成る制御信号切替回路１１と、この制御信
号切替回路１１における切り替えで伝送される第２の駆
動制御信号に基づいて第２のスイッチング素子を能動領
域で制御するための定電流制御信号α，βを出力する定
電流制御回路１２とが備えられている。

【００１８】この進行波管電源装置では、通常の進行波
管電源として動作（コンデンサＣを蓄電時に動作）する
場合、インバータ回路４における２組の第２のスイッチ
ング素子が第２の駆動制御信号（互いに極性の反転した
一定パルス幅のパルス信号）によって交互にＰｕｓｈ−
Ｐｕｌｌ制御駆動されるため、これに接続された高圧ト
ランス５では励起磁界が交番し、そのエネルギーが高圧
トランス５の２次巻線側に伝搬されるが、放電回路とし
て動作（コンデンサＣを放電時に動作）する場合、定電
流制御信号α，βによってインバータ回路４の各第２の
スイッチング素子が同時に駆動されるため、高圧トラン
ス５の２次巻線側にはエネルギーが伝搬されず、２次巻
線側には電圧出力が生じない。又、チョッパ型スイッチ
ング回路３からは一定電圧ｃが出力され、インバータ回
路４の各第２のスイッチング素子は定電流で動作するた
め、単位時間当たりの各第２のスイッチング素子におけ
る消費電力は、一定電圧ｃと素子電流ｉとの積で一定値
として得られる。

【００１９】即ち、この進行波管電源装置では、進行波
管７への電源電圧ａの印加が遮断され、電源制御回路８
によって進行波管７に対する高電圧ｅ印加の遮断処理中
のコンデンサＣにおける放電動作時には、制御信号切替
回路１１が第２の駆動制御信号を定電流制御回路１２側
へ伝送し、定電流制御回路１２では第２の駆動制御信号
に基づいてチョッパ型スイッチング回路３に定電流制御
信号α，βを出力してインバータ回路４の各第２のスイ
ッチング素子を能動領域で制御するため、コンデンサＣ
からは充電電力が放電されて余分な蓄電が行われない。

【００２０】換言すれば、このときの放電回路では、電
源制御回路８からの第２の駆動制御信号が制御信号切替
回路１１及び定電流制御回路１２を経てインバータ回路
４の各第２のスイッチング素子へ定電流制御信号α，β
として伝送されることにより、各第２のスイッチング素
子が駆動動作から能動領域での低電流動作へ切り替えら
れ、同時にチョッパ型スイッチング回路３の動作により
出力される一定電圧ｃを各第２のスイッチング素子にお
いて低電流で消費することでコンデンサＣの充電電力を
放電するように動作する。

【００２１】一般に、インバータ回路４の各第２のスイ
ッチング素子の損失は出力電力における５〜１０［％］
程度と類推されるため、例えば２．５ｋＷの出力電源で
あれば１３０Ｗ〜２８０Ｗ程度の損失となる。従って、
通常の進行波管電源としての動作時にもこの損失を許容
し、放電動作時にも同等の損失を許容できることにな
る。一例として、出力電力が２．５ｋＷ，第２のスイッ
チング素子の許容損失が２００Ｗ，コンデンサＣの充電
電力が４００Ｊであれば、約２秒でコンデンサＣの充電
電力を放電できることになる。

【００２２】図２は、この進行波管電源装置の要部を変
形した他の実施例に係る進行波管電源装置の要部構成を
示した回路ブロック図である。

【００２３】この進行波管電源装置では、一実施例の装
置と比べ、電源制御回路８及び制御信号切替回路１１の
接続線と入力平滑回路１及びスイッチング回路３の接続
線との間に、開閉可能な切り替え手段としてのインター
ロックスイッチ１３が介挿されている。このインターロ
ックスイッチ１３は、閉状態初期では入力平滑回路１か
らの平滑電圧ｂを電源制御回路８へ印加させ，且つ閉状
態安定期ではスイッチング回路３からの一定電圧ｃを電
源制御回路８へ印加させる。又、通常の開状態では電源
制御回路８からの切り替え指示制御信号を制御信号切替
回路１１へ伝送して定電流制御回路１２側への切り替え
を可能にする。更に、この進行波管電源装置では、制御
信号切替回路１１及びインターロックスイッチ１３の間
に、インターロックスイッチ１３の閉状態安定期に一定
電圧ｃを調整して電源制御回路８に対する印加電源電圧
を出力する電圧調整回路としてのチョッパ出力電圧調整
回路１４が設けられいる。

【００２４】即ち、ここでのインターロックスイッチ１
３は、保守作業時等に際して装置の構造上における作業
操作に連動して開閉するように構成可能なもので、ここ
では例えば上面カバーを開放するとその接点が閉状態と
なり、これに連動して放電回路が動作を開始するものと
する。こうした場合、先の実施例の装置で例示した出力
電力等であれば約２秒でコンデンサＣを放電することが
できるため、上面カバーを開けて作業を開始するまでに
十分に放電を行わせることが可能となる。要するに、こ
の進行波管電源装置の場合、放電動作時に既に補助電源
回路９の出力が遮断しているときに、インターロックス
イッチ１３の閉状態で入力平滑回路１からの平滑電圧ｂ
及びスイッチング回路３からの一定電圧ｃを電源制御回
路８へ印加させることによって、先の実施例の場合と同
様な制御動作を可能にした構成となっている。

【００２５】具体的に云えば、保守作業時等に際して放
電動作初期時にはインターロックスイッチ１３の閉状態
にあって、先ず入力平滑回路１のコンデンサＣからの放
電が平滑電圧ｂとしてチョッパ型スイッチング回路３及
び電源制御回路８に印加され、これによりチョッパ型ス
イッチング回路３が動作して一定電圧ｃを出力する。こ
の後の放電動作安定時にはチョッパ型スイッチング回路
３からの一定電圧ｃが放電回路の動作を行わせるが、こ
のときの一定電圧ｃは進行波管電源としての動作時にお
ける電源電圧ａ（ｒｍｓ値）の５０％〜７０％程度であ
り、一般に電源制御回路８用の電源電圧よりも高くなっ
ているものと類推される。このため、チョッパ出力電圧
調整回路１４では一定電圧ｃを調整して電源制御回路８
に対する専用の印加電源電圧として出力する。これによ
り、電源制御回路８は進行波管７に対する高電圧ｅ印加
の遮断処理中の放電制御を上述した実施例の場合と同様
に行わせることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の進行波管電
源装置によれば、電源制御回路による高電圧印加の遮断
処理中のコンデンサにおける放電動作時に電源制御回路
から出力される第２の駆動制御信号を切り替え制御する
制御信号切替回路と、ここでの切り替えで伝送される第
２の駆動制御信号に基づいてインバータ回路の第２のス
イッチング素子を能動領域で制御するための定電流制御
信号を出力する定電流制御回路とを備え、コンデンサか
らの充電電力を十分に放電させて危険な蓄電を防止して
安全な放電制御を可能にしているため、保守点検作業等
に際しての短絡やこれによる装置自体の故障の発生が防
止されると共に、大型の電力消費素子を要することなく
小規模な回路構成でインバータ回路の第２のスイッチン
グ素子の許容損失まで問題なく充電電力を放電でき、し
かも放電回路の電力消費素子（第２のスイッチング素
子）以外での発熱が低減化されるようになる。

【００２７】又、他の進行波管電源装置では、閉状態初
期に入力平滑回路からの平滑電圧を電源制御回路へ印加
させ，且つ閉状態安定期にスイッチング回路からの一定
電圧を電源制御回路へ印加させると共に、開状態に電源
制御回路からの切り替え指示制御信号を制御信号切替回
路へ伝送して定電流制御回路側への切り替えを可能にす
る切り替え手段を設けることにより、補助電源回路の出
力が遮断しているときにもコンデンサに一定値以上の電
圧が残っている限り放電回路及び電源制御回路を動作可
能にし、更には保守点検作業等に際して特に装置の構造
上における操作に切り替え手段の動作を連動させている
ので、保守作業時の安全性及び簡便性が一層確保される
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る進行波管電源装置の基
本構成を示した回路ブロック図である。

【図２】図１に示す進行波管電源装置の要部を変形した
他の実施例に係る進行波管電源装置の要部構成を示した
回路ブロック図である。

【図３】従来の本発明の一実施例に係る進行波管電源装
置の基本構成を示した回路ブロック図である。

【図４】比較として、従来の一般的な放電回路の基本構
成を示したものである。

【符号の説明】

１ 入力平滑回路 ３ チョッパ型スイッチング回路 ４ インバータ回路 ５ 高圧トランス ６ 高圧回路 ７ 進行波管 ８ 電源制御回路 ９ 補助電源回路 １１ 制御信号切替回路 １２ 定電流制御回路 １３ インターロックスイッチ １４ チョッパ出力電圧調整回路 Ｃ コンデンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された電源電圧を平滑化してコンデ
   ンサで蓄充電させて平滑電圧を出力する入力平滑回路
   と、外部からの第１の駆動制御信号により動作制御され
   る第１のスイッチング素子を介して前記平滑電圧を安定
   化させて一定電圧を出力するスイッチング回路と、外部
   からの第２の駆動制御信号により動作制御される第２の
   スイッチング素子を介して前記一定電圧を高周波交流電
   圧として変換出力するインバータ回路と、前記第１の駆
   動制御信号及び前記第２の駆動制御信号を出力する電源
   制御回路と、前記高周波交流電圧を整流・平滑して高電
   圧を出力する高圧回路とを含み、該高電圧を進行波管に
   印加する進行波管電源装置において、前記進行波管への
   前記電源電圧印加の遮断を検出した前記電源制御回路に
   よる前記高電圧印加の遮断処理中の前記コンデンサにお
   ける放電動作時に前記第２の駆動制御信号を切り替え制
   御する制御信号切替回路と、前記制御信号切替回路にお
   ける切り替えで伝送される前記第２の駆動制御信号に基
   づいて前記第２のスイッチング素子を能動領域で制御す
   るための定電流制御信号を出力する定電流制御回路とを
   備えたことを特徴とする進行波管電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の進行波管電源装置におい
   て、前記電源制御回路及び前記制御信号切替回路の接続
   線と前記入力平滑回路及び前記スイッチング回路の接続
   線との間に介挿されると共に、閉状態初期には該入力平
   滑回路からの前記平滑電圧を該電源制御回路へ印加さ
   せ，且つ閉状態安定期には該スイッチング回路からの前
   記一定電圧を該電源制御回路へ印加させ、開状態では該
   電源制御回路からの切り替え指示制御信号を該制御信号
   切替回路へ伝送して前記定電流制御回路側への切り替え
   を可能にする切り替え手段を備えたことを特徴とする進
   行波管電源装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の進行波管電源装置におい
   て、前記制御信号切替回路及び前記切り替え手段の間に
   介挿されると共に、該切り替え手段の閉状態安定期に前
   記一定電圧を調整して前記電源制御回路に対する印加電
   源電圧を出力する電圧調整回路を備えたことを特徴とす
   る進行波管電源装置。