JPH09260099A - Particle accelerator power supply - Google Patents

Particle accelerator power supply

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JPH09260099A
JPH09260099A JP8086071A JP8607196A JPH09260099A JP H09260099 A JPH09260099 A JP H09260099A JP 8086071 A JP8086071 A JP 8086071A JP 8607196 A JP8607196 A JP 8607196A JP H09260099 A JPH09260099 A JP H09260099A
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JP
Japan
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inverter
power supply
power
converter
power consumption
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JP8086071A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kawashima
秀一 川島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize the disturbance to the alternative current system at the time of occurrence of brake clown between acceleration electrodes, and to minimize the restarting time. SOLUTION: When a brake down is occurred between acceleration electrodes 6 if an inverter 3 stops, the consumption power supplied from the converter 1 will be dissipated at the power consumption circuit 15. In this case the charge stored in the smoothing capacitor 2 is held by a reverse-current breaking diode 11. Thus when the inverter 3 stops, the alternative current system is not disturbed, also the input voltage of the inverter 3 is held to a predetermined voltage so that the restart of the inverter 3 will be in shorter time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子を加速す
るための加速電極に直流電源を供給する粒子加速電源装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle acceleration power supply device for supplying a DC power supply to an acceleration electrode for accelerating charged particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、核融合装置のプラズマを加熱す
るために用いられる中性子粒子入射加熱装置は、図5に
示すように構成されている。加速電極6に事前に直流高
電圧を印加しておき、荷電粒子生成電源装置8を起動し
てイオン源7で荷電粒子を生成させる。そして、加速電
極6間の電位差により加速させる。
2. Description of the Related Art For example, a neutron particle injection heating device used for heating plasma of a nuclear fusion device is constructed as shown in FIG. A direct current high voltage is applied to the acceleration electrode 6 in advance, and the charged particle generation power supply device 8 is activated to cause the ion source 7 to generate charged particles. Then, it is accelerated by the potential difference between the acceleration electrodes 6.

【0003】粒子加速電源装置14はイオン源7で生成
された荷電粒子を加速する電源装置であり、加速電極6
間に直流電源を供給するものである。すなわち、交流電
源をコンバータ1で直流に変換し、このコンバータ1で
変換された直流を平滑コンデンサ2で平滑してインバー
タ3に入力する。インバータ3は、平滑コンデンサ2で
平滑された直流を高周波の交流に逆変換するものであ
り、インバータ3で逆変換された交流は昇圧変圧器4で
昇圧される。そして、昇圧変圧器4で昇圧された交流は
整流器5で整流され、加速電極6にその整流した直流を
直流電源として供給する。
The particle acceleration power supply device 14 is a power supply device for accelerating the charged particles generated by the ion source 7, and the acceleration electrode 6
DC power is supplied between them. That is, the AC power supply is converted into DC by the converter 1, the DC converted by the converter 1 is smoothed by the smoothing capacitor 2, and the DC is input to the inverter 3. The inverter 3 inversely converts the direct current smoothed by the smoothing capacitor 2 into a high-frequency alternating current, and the alternating current inversely converted by the inverter 3 is boosted by the step-up transformer 4. The alternating current stepped up by the step-up transformer 4 is rectified by the rectifier 5, and the rectified direct current is supplied to the acceleration electrode 6 as a direct current power source.

【0004】ここで、加速電極6間では、度々ブレーク
ダウンと言われる負荷短絡に等しい絶縁破壊現象が発生
する。加速電極6間にブレークダウンが発生した場合、
その際に発生するサージ電流からイオン源7や粒子加速
電源装置14を保護するために、加速電極6に供給して
いる直流電流を高速に遮断する必要がある。
Here, a dielectric breakdown phenomenon, which is often referred to as a breakdown and is equivalent to a load short circuit, occurs between the acceleration electrodes 6. When a breakdown occurs between the acceleration electrodes 6,
In order to protect the ion source 7 and the particle acceleration power supply device 14 from the surge current generated at that time, it is necessary to cut off the direct current supplied to the acceleration electrode 6 at high speed.

【0005】この対策として、直流側にスイッチを設け
ることが考えられるが、そうした場合、粒子加速電源電
圧が高電圧であるので、スイッチ素子の直列数が増大し
スイッチが大型化してしまう。また、スイッチが大型化
すると、その設置場所の問題も生じる。
As a countermeasure against this, it is conceivable to provide a switch on the DC side. In such a case, however, the particle acceleration power supply voltage is high, so the number of switching elements in series increases and the switch becomes large. Further, as the size of the switch becomes larger, there arises a problem of its installation place.

【0006】これを避けるため、粒子加速電源装置14
は、図5に示すようなインバータ方式の構成としてい
る。すなわち、ブレークダウンが発生した場合には、交
流側のインバータ3により高速にスイッチングし直流電
流を遮断する。
In order to avoid this, the particle acceleration power supply unit 14
Has an inverter system configuration as shown in FIG. That is, when a breakdown occurs, the AC side inverter 3 switches at high speed to cut off the DC current.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
インバータ方式の粒子加速電源装置14においては、交
流電源である交流系統に擾乱を発生させることがある。
すなわち、ブレークダウン発生時にはインバータ3を高
速遮断するので、それまで使用していた消費電力が急激
に無くなり、交流系統に擾乱を発生させるという問題点
があった。
However, in such an inverter type particle acceleration power supply device 14, a disturbance may be generated in an AC system which is an AC power supply.
That is, when the breakdown occurs, the inverter 3 is shut off at high speed, so that the power consumption that has been used up to that point is suddenly lost, causing a disturbance in the AC system.

【0008】また、ブレークダウンによりインバータを
高速遮断し停止させた後に、再運転しようとした場合に
は、インバータ3の入力電圧が所定の電圧に立ち上がる
までは、インバータ3を起動することができないので、
粒子加速電源装置14の再立ち上げには、多少の時間を
要していた。
When the inverter is shut down at high speed by a breakdown and stopped, and then restarted, the inverter 3 cannot be started until the input voltage of the inverter 3 rises to a predetermined voltage. ,
It took some time to restart the particle acceleration power supply device 14.

【0009】本発明の目的は、加速電極間のブレークダ
ウン発生時に交流系統への擾乱を最小限に抑えると共
に、再立ち上げを最短時間にすることができる粒子加速
電源装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a particle accelerating power supply device capable of minimizing disturbance to the AC system when breakdown occurs between the accelerating electrodes and enabling restart in the shortest time. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、イン
バータが停止したときコンバータで変換された直流電力
を消費するための電力消費回路と、インバータが停止し
たとき平滑コンデンサに蓄えられた電荷が電力消費回路
に供給されることを阻止するための逆流防止ダイオード
とを設けたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power consumption circuit for consuming DC power converted by a converter when an inverter stops, and a charge stored in a smoothing capacitor when the inverter stops. And a backflow prevention diode for preventing the power from being supplied to the power consumption circuit.

【0011】請求項1の発明では、加速電極間のブレー
クダウン発生時にインバータが停止すると、コンバータ
から供給される消費電力は電力消費回路で消費される。
また、その際に平滑コンデンサに蓄えられた電荷は逆流
防止ダイオードにより保持される。したがって、インバ
ータが停止したとき交流系統に擾乱を与えることがな
く、またインバータの入力電圧を所定の電圧に保持でき
る。
According to the first aspect of the present invention, when the inverter is stopped when the breakdown between the acceleration electrodes occurs, the power consumption supplied from the converter is consumed by the power consumption circuit.
Further, the electric charge stored in the smoothing capacitor at that time is held by the backflow prevention diode. Therefore, when the inverter stops, the AC system is not disturbed, and the input voltage of the inverter can be maintained at a predetermined voltage.

【0012】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、電力消費回路は、インバータが停止したときオンす
るスイッチと、このスイッチに直列に接続されコンバー
タで変換された直流電力を消費する抵抗器とから構成し
たものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the power consuming circuit includes a switch which is turned on when the inverter is stopped, and a resistor which is connected in series to the switch and consumes the DC power converted by the converter. It is composed of a vessel.

【0013】請求項2の発明では、インバータの停止と
共にスイッチを閉じる。これにより、コンバータからの
供給される直流電力は抵抗器で消費される。
According to the second aspect of the invention, the switch is closed when the inverter is stopped. As a result, the DC power supplied from the converter is consumed by the resistor.

【0014】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
の発明において、スイッチは、逆阻止サイリスタとした
ものである。
[0014] The invention of claim 3 is claim 1 or claim 2.
In the invention, the switch is a reverse blocking thyristor.

【0015】請求項3の発明では、請求項1又は請求項
2の発明の作用に加え、インバータへの停止のためのゲ
ートパルスと同時に逆阻止サイリスタにゲートパルスを
出力し逆阻止サイリスタを導通させる。したがって、イ
ンバータの停止と逆阻止サイリスタの導通との時間差は
ほとんどなくなる。
According to the invention of claim 3, in addition to the operation of the invention of claim 1 or claim 2, a gate pulse is output to the reverse blocking thyristor at the same time as the gate pulse for stopping the inverter to make the reverse blocking thyristor conductive. . Therefore, there is almost no time difference between the stop of the inverter and the conduction of the reverse blocking thyristor.

【0016】請求項4の発明は、請求項1又は請求項2
の発明において、スイッチは、ゲートターンオフサイリ
スタとしたものである。
The invention of claim 4 is claim 1 or claim 2.
In the invention, the switch is a gate turn-off thyristor.

【0017】請求項4の発明では、請求項1又は請求項
2の発明の作用に加え、インバータへの停止のためのゲ
ートパルスと同時にゲートターンオフサイリスタにゲー
トパルスを出力しゲートターンオフサイリスタを導通さ
せ、一方、インバータの再立ち上げ時にはゲートターン
オフサイリスタにターンオフのためのゲートパルスを出
力しゲートターンオフサイリスタを非導通とする。した
がって、インバータの停止と逆阻止サイリスタの導通と
の時間差はほとんどなくなり、インバータの再立ち上げ
の際にコンバータを停止する必要がなくなる。
According to the invention of claim 4, in addition to the operation of the invention of claim 1 or claim 2, a gate pulse is output to the gate turn-off thyristor at the same time as the gate pulse for stopping the inverter to make the gate turn-off thyristor conductive. On the other hand, when the inverter is restarted, a gate pulse for turning off is output to the gate turn-off thyristor to make the gate turn-off thyristor non-conductive. Therefore, there is almost no time difference between the stop of the inverter and the conduction of the reverse blocking thyristor, and it is not necessary to stop the converter when restarting the inverter.

【0018】請求項5の発明は、請求項1又は請求項2
の発明において、複数個の電力消費回路を並列接続し、
インバータの停止ごとに複数個の電力消費回路を順次切
り換えて使用するようにしたものである。
The invention of claim 5 is the invention of claim 1 or claim 2.
In the invention, a plurality of power consumption circuits are connected in parallel,
A plurality of power consumption circuits are sequentially switched and used each time the inverter is stopped.

【0019】請求項5の発明では、請求項1又は請求項
2の発明の作用に加え、インバータの停止ごとに複数個
の電力消費回路を順次切り換えて使用する。したがっ
て、各々の電力消費回路は短時間定格とすることができ
る。
According to the invention of claim 5, in addition to the operation of the invention of claim 1 or 2, a plurality of power consumption circuits are sequentially switched and used every time the inverter is stopped. Therefore, each power consuming circuit can be rated for a short time.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明の第1の実施の形態を示す構成図
である。この第1の実施の形態は、図5に示した従来例
に対し、コンバータ1と平滑コンデンサ2との間に、両
者と並列に、スイッチ9と抵抗器10からなる電力消費
回路15を接続すると共に、この電力消費回路15と平
滑コンデンサ2との間に、逆流防止ダイオード11を直
列接続したものである。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, a power consumption circuit 15 including a switch 9 and a resistor 10 is connected between the converter 1 and the smoothing capacitor 2 in parallel with the conventional example shown in FIG. A backflow prevention diode 11 is connected in series between the power consumption circuit 15 and the smoothing capacitor 2.

【0021】すなわち、加速電極6間にブレークダウン
が発生しインバータ3が停止したときは、コンバータ1
から供給される電力を電力消費回路15で消費する。ま
た、逆流防止ダイオード11は、その際に平滑コンデン
サ2に蓄えられた電荷の放電を阻止する。これにより、
インバータ3が停止したときは、コンバータ1に接続さ
れた交流系統に擾乱を与えることがなく、またインバー
タ3の入力電圧を所定の電圧に保持するようにしたもの
である。
That is, when a breakdown occurs between the acceleration electrodes 6 and the inverter 3 stops, the converter 1
The power consumption circuit 15 consumes the power supplied from. Further, the backflow prevention diode 11 blocks discharge of the electric charge stored in the smoothing capacitor 2 at that time. This allows
When the inverter 3 is stopped, the AC system connected to the converter 1 is not disturbed, and the input voltage of the inverter 3 is maintained at a predetermined voltage.

【0022】粒子加速電源装置14が加速電極6に直流
電圧を印加しているときには、コンバータ1からは加速
電極6で消費される電力が供給されている。この状態で
は電力消費回路15のスイッチ9は開極しており、電力
消費回路15は電力を消費していない。
When the particle accelerating power supply device 14 is applying a DC voltage to the accelerating electrode 6, the converter 1 is supplying the electric power consumed by the accelerating electrode 6. In this state, the switch 9 of the power consumption circuit 15 is open, and the power consumption circuit 15 does not consume power.

【0023】そして、ブレークダウンが発生したときに
は、インバータ3を停止すると同時に電力消費装置15
のスイッチ9を閉極する。インバータ3を停止すること
によって加速電極6で消費されていた電力は余剰電力と
なる。この余剰電力は電力消費回路15のスイッチ9を
閉極することによって、抵抗器10で消費されることに
なる。つまり、スイッチ9を閉極することによって抵抗
器10に電流を流し電力を消費させる。この状態ではコ
ンバータ1は停止していないので、コンバータ1から供
給される電力は引き続き抵抗器10で消費されることに
なる。
When a breakdown occurs, the inverter 3 is stopped and at the same time the power consumption device 15
The switch 9 is closed. By stopping the inverter 3, the power consumed by the acceleration electrode 6 becomes surplus power. This surplus power is consumed by the resistor 10 by closing the switch 9 of the power consumption circuit 15. That is, by closing the switch 9, a current flows through the resistor 10 and power is consumed. Since the converter 1 is not stopped in this state, the power supplied from the converter 1 is continuously consumed by the resistor 10.

【0024】一方、電力消費回路15のスイッチ9が閉
極したとき、逆流防止ダイオード11により平滑コンデ
ンサ2に蓄えられた電荷は減衰することはない。このた
め、インバータ3の入力電圧は常時一定に保たれる。
On the other hand, when the switch 9 of the power consumption circuit 15 is closed, the electric charge stored in the smoothing capacitor 2 by the backflow prevention diode 11 is not attenuated. Therefore, the input voltage of the inverter 3 is always kept constant.

【0025】次に、ブレークダウンが収まると、その時
点で一旦コンバータ1を停止し、スイッチ9を開極す
る。そして、粒子加速電源装置14の再起動を行う。す
なわち、コンバータ1及びインバータ3を起動する。こ
の際には、平滑コンデンサ2は既に充電完了状態である
ため、インバータ3の入力電圧は常時一定で保持されて
いるので、粒子加速電源装置14は最短時間で再立ち上
げすることが可能となる。
Next, when the breakdown is settled, the converter 1 is temporarily stopped at that point and the switch 9 is opened. Then, the particle acceleration power supply device 14 is restarted. That is, the converter 1 and the inverter 3 are activated. At this time, since the smoothing capacitor 2 is already in the charging completed state, the input voltage of the inverter 3 is always kept constant, so that the particle acceleration power supply device 14 can be restarted in the shortest time. .

【0026】この第1の実施の形態によれば、ブレーク
ダウン発生時に、一旦電力消費回路15の抵抗器10で
インバータ3の停止に伴う余剰電力を消費させるので、
急激な消費電力変化を発生させることがない。したがっ
て、コンバータ1が接続される交流系統への擾乱を最小
限に抑えることができる。また、電力消費装置15で余
剰電力を消費させても、平滑コンデンサ2の電荷は減衰
しないので、粒子加速電源装置14の再立ち上げが最短
でできる。
According to the first embodiment, when the breakdown occurs, the resistor 10 of the power consumption circuit 15 temporarily consumes the surplus power due to the stop of the inverter 3.
There is no sudden change in power consumption. Therefore, it is possible to minimize the disturbance to the AC system to which the converter 1 is connected. Further, even if excess power is consumed by the power consumption device 15, the charge of the smoothing capacitor 2 is not attenuated, so that the particle acceleration power supply device 14 can be restarted in the shortest time.

【0027】次に、本発明の第2の実施の形態を図2に
示す。図2は、本発明の第2の実施の形態を示す構成図
である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の
実施の形態に対し、スイッチ9を逆阻止サイリスタ(S
CR)12としたものであり、インバータ3への停止の
ためのゲートパルスと同時に、逆阻止サイリスタ12に
ゲートパルスを出力し、逆阻止サイリスタ12を導通さ
せる。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the switch 9 has a reverse blocking thyristor (S).
CR) 12 and outputs a gate pulse to the reverse blocking thyristor 12 at the same time as the gate pulse for stopping the inverter 3 to make the reverse blocking thyristor 12 conductive.

【0028】粒子加速電源装置14が加速電極6に直流
電圧を印加しているときには、コンバータ1からは加速
電極6で消費される電力が供給されている。この状態で
は電力消費回路15の逆阻止サイリスタ非導通となって
おり、電力消費回路15の抵抗器10は電力を消費して
いない。そして、ブレークダウンが発生したときには、
インバータ3への停止のためのゲートパルスと同時に、
逆阻止サイリスタ12にゲートパルスを出力するので、
インバータ3は停止すると同時に逆阻止サイリスタ12
は導通する。
When the particle accelerating power supply device 14 is applying a DC voltage to the accelerating electrode 6, the converter 1 is supplying the electric power consumed by the accelerating electrode 6. In this state, the reverse blocking thyristor of the power consumption circuit 15 is non-conductive, and the resistor 10 of the power consumption circuit 15 does not consume power. And when a breakdown occurs,
At the same time as the gate pulse for stopping the inverter 3,
Since a gate pulse is output to the reverse blocking thyristor 12,
The inverter 3 stops and at the same time the reverse blocking thyristor 12
Conducts.

【0029】インバータ3を停止することによって加速
電極6で消費されていた電力は余剰電力となるが、この
余剰電力は電力消費回路15の逆阻止サイリスタ12が
導通することにより、抵抗器10で消費されることにな
る。この状態ではコンバータ1は停止していないので、
コンバータ1から供給される電力は引き続き抵抗器10
で消費されることになる。
When the inverter 3 is stopped, the power consumed by the acceleration electrode 6 becomes surplus power, which is consumed by the resistor 10 when the reverse blocking thyristor 12 of the power consumption circuit 15 is turned on. Will be done. Since the converter 1 is not stopped in this state,
The power supplied from the converter 1 continues to be the resistor 10
Will be consumed.

【0030】一方、電力消費回路15の逆阻止サイリス
タ12が導通したとしても、逆流防止ダイオード11に
より平滑コンデンサ2に蓄えられた電荷は減衰すること
ないので、インバータ3の入力電圧は常時一定に保たれ
る。
On the other hand, even if the reverse blocking thyristor 12 of the power consumption circuit 15 is turned on, the charge stored in the smoothing capacitor 2 by the backflow prevention diode 11 is not attenuated, so that the input voltage of the inverter 3 is always kept constant. Be drunk

【0031】次に、ブレークダウンが収まると、その時
点で一旦コンバータ1を停止して逆阻止サイリスタ12
を非導通とする。そして、粒子加速電源装置14の再起
動を行う。すなわち、コンバータ1及びインバータ3を
起動する。この際には、平滑コンデンサ2は既に充電完
了状態であるため、インバータ3の入力電圧は常時一定
で保持されているので、粒子加速電源装置14は最短時
間で再立ち上げすることが可能となる。
Next, when the breakdown is settled, the converter 1 is temporarily stopped at that time and the reverse blocking thyristor 12 is stopped.
Is turned off. Then, the particle acceleration power supply device 14 is restarted. That is, the converter 1 and the inverter 3 are activated. At this time, since the smoothing capacitor 2 is already in the charging completed state, the input voltage of the inverter 3 is always kept constant, so that the particle acceleration power supply device 14 can be restarted in the shortest time. .

【0032】この第2の実施の形態によれば、スイッチ
9を逆阻止サイリスタ12としているため、インバータ
3の停止と逆阻止サイリスタの導通との時間差がほとん
ど無く、過渡的な過電圧発生を抑えることができる。ま
た、ブレークダウン発生時に一旦抵抗器10で電力を消
費させるため、急激な消費電力変化を発生させず交流系
統への擾乱を最小限に抑えることができる。また、平滑
コンデンサ2の電荷が減衰しないため、粒子加速電源1
4の再立ち上げが最短でできる。
According to the second embodiment, since the switch 9 is the reverse blocking thyristor 12, there is almost no time difference between the stop of the inverter 3 and the conduction of the reverse blocking thyristor, and the occurrence of transient overvoltage can be suppressed. You can Further, since power is temporarily consumed by the resistor 10 when a breakdown occurs, it is possible to minimize a disturbance to the AC system without causing a sudden change in power consumption. Further, since the electric charge of the smoothing capacitor 2 is not attenuated, the particle acceleration power source 1
4 can be restarted in the shortest time.

【0033】図3に、本発明の第3の実施の構成図を示
す。この第3の実施の形態は、図2に示した第2の実施
の形態における逆阻止サイリスタ12に代えてゲートタ
ーンオフサイリスタ(GTO)13としたものである。
FIG. 3 shows a block diagram of the third embodiment of the present invention. In this third embodiment, a gate turn-off thyristor (GTO) 13 is used instead of the reverse blocking thyristor 12 in the second embodiment shown in FIG.

【0034】そして、インバータ3への停止のためのゲ
ートパルスと同時にゲートターンオフサイリスタ13に
ゲートパルスを出力し、ゲートターンオフサイリスタ1
3を導通させる。一方、インバータ3の再立ち上げ時に
はゲートターンオフサイリスタ13にターンオフのため
のゲートパルスを出力し、ゲートターンオフサイリスタ
13を非導通とする。つまり、粒子加速電源装置14の
再立ち上げの際にコンバータ1を停止する必要がないよ
うにしたものである。その他の構成は、図2に示した第
2の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符
号を付しその説明は省略する。
Then, a gate pulse is output to the gate turn-off thyristor 13 simultaneously with the gate pulse for stopping the inverter 3, and the gate turn-off thyristor 1 is output.
Conduct 3 On the other hand, when the inverter 3 is restarted, a gate pulse for turning off is output to the gate turn-off thyristor 13 to make the gate turn-off thyristor 13 non-conductive. That is, the converter 1 need not be stopped when the particle acceleration power supply device 14 is restarted. Since other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 2, the same elements are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0035】この第3の実施の形態によれば、スイッチ
9をゲートターンオフサイリスタ13としているので、
コンバータ1を常時運転したまま、電力消費回路15の
抵抗器10に流れる電流を遮断することができる。ま
た、インバータ3の停止とゲートターンオフサイリスタ
13の導通との時間差がほとんど無く、過渡的な過電圧
発生を抑えることができる。
According to the third embodiment, since the switch 9 is the gate turn-off thyristor 13,
The current flowing through the resistor 10 of the power consumption circuit 15 can be interrupted while the converter 1 is always operating. Further, there is almost no time difference between the stop of the inverter 3 and the conduction of the gate turn-off thyristor 13, so that transient overvoltage generation can be suppressed.

【0036】また、ブレークダウン発生時に一旦抵抗器
10で電力を消費させるため、急激な消費電力変化を発
生させず、交流系統への擾乱を最小限に抑えることがで
きる。そして、逆流防止ダイオード11により平滑コン
デンサ2の電荷は減衰しないので、粒子加速電源装置1
4の再立ち上げが最短でできる。
Further, since power is temporarily consumed by the resistor 10 when a breakdown occurs, a rapid change in power consumption does not occur and disturbance to the AC system can be minimized. Since the backflow prevention diode 11 does not attenuate the charge of the smoothing capacitor 2, the particle acceleration power supply device 1
4 can be restarted in the shortest time.

【0037】図4に、本発明の第4の実施の形態の構成
図を示す。この第4の実施の形態は、図1に示した第1
の実施の形態に対し、複数個の電力消費回路15を並列
接続して、インバータの停止ごとに複数個の電力消費回
路15を順次切り換えて使用するようにしたものであ
る。
FIG. 4 shows a block diagram of the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG.
In contrast to the embodiment described above, a plurality of power consumption circuits 15 are connected in parallel, and the plurality of power consumption circuits 15 are sequentially switched and used each time the inverter is stopped.

【0038】粒子加速電源装置14が加速電極6に直流
電圧を印加しているときには、コンバータ1からは加速
電極6で消費される電力が供給されている。この状態で
は複数個の電力消費回路15の全てのスイッチ9は開極
しており、電力消費回路15は電力を消費していない。
そして、ブレークダウンが発生したときには、インバー
タ3を停止すると同時に、使用順番になっている1つの
電力消費装置15のスイッチ9を閉極する。つまり、複
数個の電力消費装置15は、ブレークダウンによりイン
バータ3の停止の度に順次切り換えて使用する。
When the particle accelerating power supply device 14 is applying a DC voltage to the accelerating electrode 6, the converter 1 is supplying the electric power consumed by the accelerating electrode 6. In this state, all the switches 9 of the power consumption circuits 15 are open, and the power consumption circuit 15 does not consume power.
When a breakdown occurs, the inverter 3 is stopped and at the same time, the switch 9 of one power consumption device 15 in the order of use is closed. That is, the plurality of power consumption devices 15 are sequentially switched and used each time the inverter 3 is stopped due to breakdown.

【0039】次に、インバータ3を停止することによっ
て加速電極6で消費されていた電力は余剰電力となる。
この余剰電力はスイッチ9が閉極された電力消費回路1
5の抵抗器10で消費される。この状態ではコンバータ
1は停止していないので、コンバータ1から供給される
電力は引き続き抵抗器10で消費される。
Next, by stopping the inverter 3, the power consumed by the acceleration electrode 6 becomes surplus power.
This surplus power is consumed by the power consumption circuit 1 in which the switch 9 is closed.
It is consumed by the resistor 10 of 5. Since the converter 1 is not stopped in this state, the electric power supplied from the converter 1 is continuously consumed by the resistor 10.

【0040】一方、複数個の電力消費回路15のいずれ
かのスイッチ9が閉極したとしても、逆流防止ダイオー
ド11により平滑コンデンサ2に蓄えられた電荷は減衰
することないので、インバータ3の入力電圧は常時一定
に保たれる。
On the other hand, even if the switch 9 of any of the plurality of power consumption circuits 15 is closed, the charge stored in the smoothing capacitor 2 by the backflow prevention diode 11 is not attenuated, so that the input voltage of the inverter 3 is reduced. Is kept constant at all times.

【0041】ブレークダウンが収まると、その時点で一
旦コンバータ1を停止し、閉極しているスイッチ9を開
極する。そして、粒子加速電源装置14の再起動を行
う。すなわち、コンバータ1及びインバータ3を起動す
る。この際には、平滑コンデンサ2は既に充電完了状態
であるため、インバータ3の入力電圧は常時一定で保持
されているので、粒子加速電源装置14は最短時間で再
立ち上げすることが可能となる。
When the breakdown is settled, the converter 1 is temporarily stopped at that point and the switch 9 which is closed is opened. Then, the particle acceleration power supply device 14 is restarted. That is, the converter 1 and the inverter 3 are activated. At this time, since the smoothing capacitor 2 is already in the charging completed state, the input voltage of the inverter 3 is always kept constant, so that the particle acceleration power supply device 14 can be restarted in the shortest time. .

【0042】この第4の実施の形態によれば、閉極する
スイッチ9をブレークダウンの発生ごとに1つずつ順次
切り替えるので、ブレークダウンが繰り返し発生した場
合には、別の電力消費回路15が使用されることにな
る。したがって、電力消費回路15のスイッチ9と抵抗
器10との時間定格は、短時間定格とすることができ
る。
According to the fourth embodiment, the switches 9 for closing are sequentially switched one by one at each occurrence of the breakdown, so that when the breakdown repeatedly occurs, another power consumption circuit 15 is provided. Will be used. Therefore, the time rating of the switch 9 and the resistor 10 of the power consumption circuit 15 can be short-time rating.

【0043】また、スイッチ9を多並列接続して同時に
動作させるものではないので、スイッチング動作時間差
に起因する電流集中や、抵抗器10を多並列接続した場
合の抵抗値のばらつきによる電流アンバランスが発生す
ることがない。
Further, since the switches 9 are not connected in multiple parallel and operated at the same time, current concentration due to switching operation time difference and current imbalance due to variation in resistance value when resistors 10 are connected in parallel are caused. It never happens.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
レークダウン発生時にインバータが停止しても、コンバ
ータからの供給電力を電力消費回路で消費するので、急
激な消費電力変化を発生させない。これにより、コンバ
ータが接続された交流系統への擾乱を最小限に抑えるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, even if the inverter is stopped when the breakdown occurs, the power consumption circuit consumes the power supplied from the converter, so that the power consumption does not change suddenly. . As a result, it is possible to minimize disturbance to the AC system to which the converter is connected.

【0045】また、ブレークダウン時にインバータが停
止し電力消費回路が形成された場合に、逆流防止ダイオ
ードによりインバータの入力電圧を一定に保持するの
で、インバータの再立ち上げを最短時間にすることがで
き、粒子加速電源装置の立ち上げ時間を最短にすること
ができる。
Further, when the inverter is stopped at the time of breakdown and the power consumption circuit is formed, the input voltage of the inverter is held constant by the backflow prevention diode, so that the restarting of the inverter can be performed in the shortest time. It is possible to minimize the startup time of the particle acceleration power supply device.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来例の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンバータ 2 平滑コンデンサ 3 インバータ 4 昇圧変圧器 5 整流器 6 加速電極 7 イオン源 8 荷電粒子生成電源装置 9 スイッチ 10 抵抗器 11 逆流防止ダイオード 12 逆阻止サイリスタ 13 ゲートターンオフサイリスタ 14 粒子加速電源装置 15 電力消費回路 1 Converter 2 Smoothing Capacitor 3 Inverter 4 Step-up Transformer 5 Rectifier 6 Accelerating Electrode 7 Ion Source 8 Charged Particle Generation Power Supply Device 9 Switch 10 Resistor 11 Backflow Prevention Diode 12 Reverse Blocking Thyristor 13 Gate Turn-Off Thyristor 14 Particle Acceleration Power Supply Device 15 Power Consumption circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン源で生成された荷電粒子を加速す
るための加速電極に直流電源を供給する粒子加速電源装
置であって、交流電源を直流に変換するコンバータと、
前記コンバータで変換された直流を平滑する平滑コンデ
ンサと、前記平滑コンデンサで平滑した直流を前記イン
バータで高周波の交流に逆変換するインバータと、前記
インバータで逆変換された交流を昇圧する昇圧変圧器
と、前記昇圧変圧器で昇圧された交流を整流し前記加速
電極に直流電源を供給する整流器とからなる粒子過速電
源において、前記インバータが停止したとき前記コンバ
ータで変換された直流電力を消費するための電力消費回
路と、前記インバータが停止したとき前記平滑コンデン
サに蓄えられた電荷が前記電力消費回路に供給されるこ
とを阻止するための逆流防止ダイオードとを設けたこと
を特徴とする粒子加速電源装置。
1. A particle acceleration power supply device for supplying a DC power supply to an accelerating electrode for accelerating charged particles generated by an ion source, the converter accelerating an AC power supply into a DC power supply.
A smoothing capacitor for smoothing the direct current converted by the converter; an inverter for inversely converting the direct current smoothed by the smoothing capacitor into high-frequency alternating current by the inverter; and a step-up transformer for boosting the alternating current reversely converted by the inverter. In a particle overspeed power supply consisting of a rectifier that rectifies alternating current boosted by the boosting transformer and supplies direct current power to the acceleration electrode, in order to consume the direct current power converted by the converter when the inverter stops. And a backflow prevention diode for preventing the electric charge stored in the smoothing capacitor from being supplied to the power consumption circuit when the inverter is stopped. apparatus.
【請求項2】 前記電力消費回路は、前記インバータが
停止したときオンするスイッチと、このスイッチに直列
に接続され前記コンバータで変換された直流電力を消費
する抵抗器とからなることを特徴とする請求項1に記載
の粒子加速電源装置。
2. The power consuming circuit comprises a switch that is turned on when the inverter is stopped, and a resistor that is connected in series with the switch and consumes the DC power converted by the converter. The particle acceleration power supply device according to claim 1.
【請求項3】 前記スイッチは、逆阻止サイリスタであ
ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の粒子
加速電源装置。
3. The particle acceleration power supply device according to claim 1, wherein the switch is a reverse blocking thyristor.
【請求項4】 前記スイッチは、ゲートターンオフサイ
リスタであることを特徴とする請求項1又は請求項2に
記載の粒子加速電源装置。
4. The particle acceleration power supply device according to claim 1, wherein the switch is a gate turn-off thyristor.
【請求項5】 複数個の前記電力消費回路を並列接続
し、前記インバータの停止ごとに前記複数個の電力消費
回路を順次切り換えて使用するようにしたことを特徴と
する請求項1又は請求項2に記載の粒子加速電源装置。
5. The power consumption circuit according to claim 1, wherein the plurality of power consumption circuits are connected in parallel, and each time the inverter is stopped, the plurality of power consumption circuits are sequentially switched and used. 2. The particle acceleration power supply device according to 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11255581B2 (en) * 2019-12-24 2022-02-22 Twinbird Corporation Free piston Stirling refrigerator

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