JPH10233660A - Pulse power supply device - Google Patents

Pulse power supply device

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Publication number
JPH10233660A
JPH10233660A JP3740497A JP3740497A JPH10233660A JP H10233660 A JPH10233660 A JP H10233660A JP 3740497 A JP3740497 A JP 3740497A JP 3740497 A JP3740497 A JP 3740497A JP H10233660 A JPH10233660 A JP H10233660A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energy storage
initial energy
capacitor
saturable reactor
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3740497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Tani
政幸 谷
Tadashi Shibuya
忠士 渋谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the pulse power supply device in which a required turn-off time is warranted and a stable operation is expected. SOLUTION: A pulse compression circuit is connected across an initial energy storage capacitor C0 to which a high DC voltage is applied via a saturable reactor SI0 and a trigger switch (thyristor) SW. The pulse compression circuit is made up of capacitors C1 -Cn and saturable reactors (magnetic switches) L1 -Ln and configured with a plurality of stages. A short width pulse is supplied from the final stage to a load. A series circuit consisting of a diode DR and an inductor LR1 is connected in parallel between a negative pole of the initial energy storage capacitor C0 and a terminal of the saturable reactor SI0 toward the pulse compression circuit to configure an energy regenerating circuit. Thus, the energy regenerating time is extended by a saturation time of the saturable reactor SI0 to ensure the turn-off time of the switch (thyristor) SW.

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、磁気パルス圧縮回
路を用いたパルス電源装置、特にそのトリガスイッチと
して使用している半導体スイッチ(サイリスタ)のター
ンオフ時間を確保するための回路に関する。
The present invention relates to a pulse power supply device using a magnetic pulse compression circuit, and more particularly to a circuit for securing a turn-off time of a semiconductor switch (thyristor) used as a trigger switch thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に使用されている磁気パルス圧縮
回路を図4に示す。図中、C0は初期エネルギー蓄積用
コンデンサで、充電抵抗R及びインダクタLRを介して
高圧直流電圧HVが印加される。また、初期エネルギー
蓄積用コンデンサC0には複数段のパルス圧縮回路が接
続されている。その場合、初期エネルギー蓄積用コンデ
ンサC0の一端には可飽和リアクトルSI0を、他端には
トリガスイッチSWとしてのサイリスタをそれぞれ介在
させている。パルス圧縮回路はコンデンサC1(C2〜C
n)と可飽和リアクトル(磁気スイッチ)L1(L2
n)により構成されており、その最終段から負荷Zに
短パルスが供給される。また、前記抵抗Rとインダクタ
Rの接続点と初期エネルギー蓄積用コンデンサC0の一
端(トリガスイッチSW側)の間には、キックバックエ
ネルギーを初期エネルギー蓄積用コンデンサC0に回生
するためにダイオードDRが接続されており、ダイオー
ドDR及びインダクタLRの直列回路がエネルギー回生回
路となる。
2. Description of the Related Art A generally used magnetic pulse compression circuit is shown in FIG. In the figure, C 0 is the initial energy storage capacitor, high voltage DC voltage HV is applied via the charging resistor R and an inductor L R. The pulse compression circuit of a plurality of stages are connected to the initial energy storage capacitor C 0. In this case, a saturable reactor SI 0 is interposed at one end of the initial energy storage capacitor C 0 , and a thyristor as a trigger switch SW is interposed at the other end. The pulse compression circuit is a capacitor C 1 (C 2 to C
n ) and a saturable reactor (magnetic switch) L 1 (L 2 ~
L n ), and a short pulse is supplied to the load Z from the last stage. Also, the between the one end of the resistor R and an inductor L connected point between R and the initial energy storage capacitor C 0 (the trigger switch SW side), diode in order to regenerate the kickback energy into initial energy storage capacitor C 0 D R are connected, the series circuit of the diode D R and an inductor L R is an energy recovery circuit.

【0003】この磁気パルス圧縮回路においては、スイ
ッチSWの投入に伴って初期エネルギー蓄積用コンデン
サC0の充電電荷が放電され、そのエネルギーは可飽和
リアクトルSI0を介してコンデンサC1に伝送される。
その時のエネルギー伝送時間をτ0とする。コンデンサ
1の充電が完了する時点に可飽和リアクトルL1が磁気
飽和すると、コンデンサC1のエネルギーは可飽和リア
クトルL1を介して次段のコンデンサC2へ伝送される。
その時のエネルギー伝送時間τ1は、τ1<τ0とする。
このような動作(パルス圧縮動作)が複数段で順次行わ
れ、最終的には所要の短パルスが得られる(τn)。な
お、可飽和リアクトルSI0は、パルス圧縮動作のみだ
けでなく、スイッチの損失を低減させる目的も併せて持
たせている。
In this magnetic pulse compression circuit, the charge of the initial energy storage capacitor C 0 is discharged when the switch SW is turned on, and the energy is transmitted to the capacitor C 1 via the saturable reactor SI 0. .
The energy transmission time at that time is τ 0 . When the saturable reactor L 1 at the time the charge is completed in the capacitor C 1 is magnetically saturated, the energy of the capacitor C 1 is transmitted through the saturable reactor L 1 to the next stage of the capacitor C 2.
The energy transmission time τ 1 at that time is τ 10 .
Such an operation (pulse compression operation) is sequentially performed in a plurality of stages, and finally a required short pulse is obtained (τ n ). Incidentally, the saturable reactor SI 0 is not only the pulse compression operation is object also allowed together have to reduce the loss of the switch.

【0004】負荷Zを通ったエネルギーは逆の経路で初
期エネルギー蓄積用コンデンサC0に戻ってくる。つま
り、パルスパワー供給時にはキックバックエネルギーが
生じる。その様子を破線矢印τ0´〜τn´で示してい
る。エネルギー回生は、負荷Z側からのエネルギーが回
生回路のインダクタLRに磁気エネルギーとして蓄積さ
れ、スイッチSWのターンオフ時に放出されて(インダ
クタの自己誘導作用によって)、初期エネルギー蓄積用
コンデンサC0に初期エネルギーの一部として蓄積され
ることによって行われる。初期エネルギー蓄積用コンデ
ンサC0は、インダクタLRの蓄勢と同時に負荷Z側から
のエネルギーにより初期エネルギー蓄積時と逆の極性に
充電される。この充電電圧がスイッチSWに逆バイアス
として加わり、スイッチSWがターンオフする。エネル
ギー回生時の電圧(VC0,VSW)及び電流の波形を図5
に示す。
[0004] energy through the load Z is coming back to the initial energy storage capacitor C 0 in the reverse path. That is, kickback energy is generated when pulse power is supplied. This is indicated by broken arrows τ 0 ′ to τ n ′. In energy regeneration, energy from the load Z is stored as magnetic energy in the inductor L R of the regenerative circuit, released when the switch SW is turned off (by the self-induction action of the inductor), and initially stored in the initial energy storage capacitor C 0 . This is done by being stored as part of the energy. The initial energy storage capacitor C 0 is charged to the polarity opposite to that at the time of initial energy storage by the energy from the load Z side at the same time as the energy of the inductor L R is charged. This charging voltage is applied to the switch SW as a reverse bias, and the switch SW is turned off. FIG. 5 shows the waveforms of the voltage (V C0 , V SW ) and current during energy regeneration.
Shown in

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】エネルギー回生時に
は、スイッチSW、例えばサイリスタに逆バイアスをか
け、これをオフすることによって、初期エネルギー蓄積
用コンデンサC0にエネルギーを回生させるが、スイッ
チ(サイリスタ)SWに逆電圧が印加されるまで可飽和
リアクトルSI0が電圧をブロックするため、図5に示
すように時間tBを取られて、その分サイリスタのター
ンオフ時間tqが短くなる。このため、サイリスタはタ
ーンオフし切れなくなり、誤点弧により破壊する可能性
がある。
During energy regeneration INVENTION SUMMARY is], the switch SW, applying a reverse bias, for example a thyristor, by turning off this, but is regenerated energy to the initial energy storage capacitor C 0, the switch (thyristor) SW to saturable reactor SI 0 until the reverse voltage is applied to block voltage, taken time t B as shown in FIG. 5, the turn-off time tq of correspondingly thyristor becomes short. For this reason, the thyristor cannot be completely turned off, and may be broken by erroneous firing.

【0006】そこで本発明は、上記課題を解決し、所要
のターンオフ時間を確保でき、安定した動作が期待でき
るパルス電源装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide a pulse power supply device capable of securing a required turn-off time and expecting stable operation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、高圧直流電圧
を印加して充電する初期エネルギー蓄積用コンデンサ
と、磁気パルス圧縮回路と、前記コンデンサと磁気パル
ス圧縮回路の間に設けた可飽和リアクトル及びトリガス
イッチ用サイリスタと、インダクタの自己誘導作用を利
用し、負荷側から戻ってくるエネルギーを初期エネルギ
ーの一部として初期エネルギー蓄積用コンデンサに回生
するエネルギー回生回路とを備えたパルス電源装置にお
いて、前記エネルギー回生回路を前記コンデンサの正極
側に位置する可飽和リアクトルの磁気パルス圧縮回路側
と初期エネルギー蓄積用コンデンサの負極側の間に接続
したことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an initial energy storage capacitor for charging by applying a high DC voltage, a magnetic pulse compression circuit, and a saturable reactor provided between the capacitor and the magnetic pulse compression circuit. And a thyristor for a trigger switch, and a pulse power supply device including an energy regenerating circuit that regenerates energy returned from the load side as a part of initial energy to a capacitor for initial energy storage using a self-inducing action of an inductor. The energy recovery circuit is connected between the magnetic pulse compression circuit side of the saturable reactor located on the positive electrode side of the capacitor and the negative electrode side of the initial energy storage capacitor.

【0008】また本発明は、高圧直流電圧を印加して充
電する初期エネルギー蓄積用コンデンサと、磁気パルス
圧縮回路と、前記初期エネルギー蓄積用コンデンサと磁
気パルス圧縮回路の間に設けた可飽和リアクトル及びト
リガスイッチ用サイリスタと、インダクタの自己誘導作
用を利用し、負荷側から戻ってくるエネルギーを初期エ
ネルギーの一部として初期エネルギー蓄積用コンデンサ
に回生するエネルギー回生回路とを備えたパルス電源装
置において、前記可飽和リアクトルを前記初期エネルギ
ー蓄積用コンデンサの負極側に直列に接続したことを特
徴とする。
The present invention also provides an initial energy storage capacitor for charging by applying a high DC voltage, a magnetic pulse compression circuit, and a saturable reactor provided between the initial energy storage capacitor and the magnetic pulse compression circuit. A pulse power supply device comprising: a thyristor for a trigger switch; and an energy regenerating circuit that regenerates energy returned from a load side as a part of initial energy to an initial energy storage capacitor by using a self-inducing action of an inductor. A saturable reactor is connected in series to the negative electrode side of the capacitor for initial energy storage.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施形態を示
す。図中、C0は高圧直流電圧を充電抵抗Rを介して印
加して充電する初期エネルギー蓄積用コンデンサ、SI
0は可飽和リアクトル、SWはトリガスイッチとしての
サイリスタ、C1〜Cnはパルス圧縮回路用コンデンサ、
1〜Lnはパルス圧縮回路用可飽和リアクトル(磁気ス
イッチ)である。パルス圧縮回路は複数段とし、その最
終段から負荷Zに短パルスを供給するようにしている。
前記可飽和リアクトルSI0はコンデンサC0の正極側と
パルス圧縮回路の間に、また電源スイッチSWは初期エ
ネルギー蓄積用コンデンサC0とパルス圧縮回路の間に
それぞれ接続している。初期エネルギー蓄積用コンデン
サC0の負極側(トリガスイッチ用サイリスタSW側)
と可飽和リアクトルSI0のパルス圧縮回路側の間には
ダイオードDRとインダクタLRの直列回路を接続し、エ
ネルギー回生回路としている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, C 0 is an initial energy storage capacitor for charging by applying a high DC voltage through a charging resistor R, and SI
0 is a saturable reactor, SW is a thyristor as a trigger switch, C 1 to C n are capacitors for a pulse compression circuit,
L 1 ~L n is a pulse compression circuit for saturable reactor (magnetic switch). The pulse compression circuit has a plurality of stages, and short pulses are supplied to the load Z from the last stage.
The saturable reactor SI 0 is connected between the positive electrode of the capacitor C 0 and the pulse compression circuit, and the power switch SW is connected between the initial energy storage capacitor C 0 and the pulse compression circuit. Negative electrode side of the initial energy storage capacitor C 0 (for trigger switch thyristor SW side)
And between the pulse compression circuit side of the saturable reactors SI 0 A series circuit of the diode D R and the inductor L R, and the energy regeneration circuit.

【0010】次に、動作について述べる。エネルギー回
生時の電圧、電流の波形を図2に示す。エネルギー回生
時にはインダクタLRに蓄積されたエネルギーが可飽和
リアクトルSI0を経て初期エネルギー蓄積用コンデン
サC0に加わる。このため、エネルギーが回生される時
間は、図2に示すように可飽和リアクトルSI0の飽和
時間分長くなり、スイッチ(サイリスタ)SWのターン
オフ時間が確保される。つまり、安定した動作となる。
Next, the operation will be described. FIG. 2 shows voltage and current waveforms during energy regeneration. The energy stored in the inductor L R during energy regeneration applied to initial energy storage capacitor C 0 through saturable reactor SI 0. Therefore, the time the energy is regenerated, the saturable reactor SI 0 saturation time min longer of, as shown in FIG. 2, the turn-off time of the switch (thyristor) SW is ensured. That is, stable operation is achieved.

【0011】図3に本発明の他の実施形態を示す。この
実施形態では、可飽和リアクトルSI0を初期エネルギ
ー蓄積用コンデンサC0の初期エネルギー蓄積時の負極
側に直列に設け、エネルギー回生回路のダイオードDR
とインダクタLRは従来例(図4)と同じ接続としてい
る。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the saturable reactor SI 0 is provided in series on the negative electrode side of the initial energy storage capacitor C 0 during the initial energy storage, and the diode D R of the energy regeneration circuit is provided.
And the inductor LR are connected in the same manner as in the conventional example (FIG. 4).

【0012】この場合も、同じようにエネルギー回生時
間とスイッチ素子に逆電圧が印加される時間が可飽和リ
アクトルSI0の飽和時間分だけ長くなり、スイッチ
(サイリスタ)SWのターンオフ時間が確保される。
[0012] Also in this case, just like the time reverse voltage is applied to the energy recovery time and the switching element becomes longer by saturation time of the saturable reactor SI 0, the switch (thyristor) SW turn-off time of is ensured .

【0013】[0013]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エネルギ
ー回生回路の接続点を可飽和リアクトルのパルス圧縮回
路側に変更したり、あるいは可飽和リアクトルを初期エ
ネルギー蓄積用コンデンサの負極側に直列に接続したこ
とにより、エネルギー回生時間を可飽和リアクトルの飽
和時間分長くすることができるようになり、トリガスイ
ッチ用サイリスタのターンオフ時間を確保することがで
き、安定した動作が期待できる。また、可飽和リアクト
ルを初期エネルギー蓄積用コンデンサの負極側に直列に
接続した場合には、初期エネルギー蓄積用コンデンサの
充電時に可飽和リアクトルは逆向きに飽和するので、従
来必要であった可飽和リアクトルを逆向きに飽和させる
外部電源回路が不要となる、といった利点が生じる。
As described above, according to the present invention, the connection point of the energy regeneration circuit is changed to the pulse compression circuit side of the saturable reactor, or the saturable reactor is connected in series with the negative electrode side of the initial energy storage capacitor. , The energy regeneration time can be extended by the saturation time of the saturable reactor, the turn-off time of the thyristor for the trigger switch can be secured, and stable operation can be expected. Also, if a saturable reactor is connected in series to the negative electrode side of the initial energy storage capacitor, the saturable reactor will saturate in the opposite direction when the initial energy storage capacitor is charged. This eliminates the need for an external power supply circuit that saturates in the opposite direction.

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

【図1】本発明の一実施形態を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】一実施形態におけるエネルギー回生時の電圧・
電流の波形図。
FIG. 2 is a diagram showing a voltage / voltage at the time of energy regeneration in one embodiment.
FIG.

【図3】本発明の他の実施形態を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】従来例を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example.

【図5】従来例におけるエネルギー回生時の電圧・電流
波形図。
FIG. 5 is a voltage / current waveform diagram during energy regeneration in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

HV…高圧直流電圧 C0〜Cn…コンデンサ L1〜Ln…可飽和リアクトル(磁気スイッチ) LR…インダクタ DR…ダイオード SI0…可飽和リアクトル R…充電抵抗 SW…トリガスイッチ(サイリスタ)HV ... high DC voltage C 0 -C n ... capacitor L 1 ~L n ... saturable reactor (magnetic switch) L R ... inductor D R ... diode SI 0 ... saturable reactor R ... charging resistor SW ... trigger switch (thyristor)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高圧直流電圧を印加して充電する初期エ
ネルギー蓄積用コンデンサと、磁気パルス圧縮回路と、
前記初期エネルギー蓄積用コンデンサと磁気パルス圧縮
回路の間に設けた可飽和リアクトル及びトリガスイッチ
用サイリスタと、インダクタの自己誘導作用を利用し、
負荷側から戻ってくるエネルギーを初期エネルギーの一
部として初期エネルギー蓄積用コンデンサに回生するエ
ネルギー回生回路とを備えたパルス電源装置において、
前記エネルギー回生回路を前記初期エネルギー蓄積用コ
ンデンサの正極側に位置する可飽和リアクトルの磁気パ
ルス圧縮回路側と初期エネルギー蓄積用コンデンサの負
極側の間に接続したことを特徴とするパルス電源装置。
1. A capacitor for initial energy storage for charging by applying a high DC voltage, a magnetic pulse compression circuit,
Using the saturable reactor and the thyristor for the trigger switch provided between the capacitor for initial energy storage and the magnetic pulse compression circuit, and utilizing the self-induction action of the inductor,
A pulse power supply device comprising: an energy regenerating circuit that regenerates energy returned from the load side to the capacitor for initial energy storage as part of the initial energy;
A pulse power supply device, wherein the energy regeneration circuit is connected between a magnetic pulse compression circuit side of a saturable reactor located on a positive electrode side of the initial energy storage capacitor and a negative electrode side of the initial energy storage capacitor.
【請求項2】 高圧直流電圧を印加して充電する初期エ
ネルギー蓄積用コンデンサと、磁気パルス圧縮回路と、
前記初期エネルギー蓄積用コンデンサと磁気パルス圧縮
回路の間に設けた可飽和リアクトル及びトリガスイッチ
用サイリスタと、インダクタの自己誘導作用を利用し、
負荷側から戻ってくるエネルギーを初期エネルギーの一
部として初期エネルギー蓄積用コンデンサに回生するエ
ネルギー回生回路とを備えたパルス電源装置において、
前記可飽和リアクトルを前記初期エネルギー蓄積用コン
デンサの負極側に直列に接続したことを特徴とするパル
ス電源装置。
2. A capacitor for initial energy storage for charging by applying a high DC voltage, a magnetic pulse compression circuit,
Using the saturable reactor and the thyristor for the trigger switch provided between the capacitor for initial energy storage and the magnetic pulse compression circuit, and utilizing the self-induction action of the inductor,
A pulse power supply device comprising: an energy regenerating circuit that regenerates energy returned from the load side to the capacitor for initial energy storage as part of the initial energy;
A pulse power supply device, wherein the saturable reactor is connected in series to a negative electrode side of the initial energy storage capacitor.
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