JPH1023754A - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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JPH1023754A
JPH1023754A JP20404396A JP20404396A JPH1023754A JP H1023754 A JPH1023754 A JP H1023754A JP 20404396 A JP20404396 A JP 20404396A JP 20404396 A JP20404396 A JP 20404396A JP H1023754 A JPH1023754 A JP H1023754A
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JP
Japan
Prior art keywords
load
switch
circuit
output voltage
dummy
Prior art date
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Pending
Application number
JP20404396A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoshi Yoshida
知史 吉田
Kazuhiko Tanaka
和彦 田中
Yuzo Miyai
裕三 宮井
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.)
Nissin High Voltage Co Ltd
Original Assignee
Nissin High Voltage Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin High Voltage Co Ltd filed Critical Nissin High Voltage Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷インピーダンスの高低に拘らずマイクロ
オーダでの高速の出力電圧の立ち上げを可能にした直流
電源装置を提供すること。 【解決手段】 サイリスタ2を介して入力された交流電
力を直流電力に変換する交流直流変換回路3と、前記交
流直流変換回路3の出力電圧を検出し前記サイリスタの
導通角を制御する位相制御回路8と、前記交流直流変換
回路3の出力を負荷7に供給するスイッチ6と、前記ス
イッチと前記交流直流変換回路3との間に前記スイッチ
のオフ状態時に投入されオン時投入が解除されるダミー
負荷回路4とを備え、交流直流変換回路3が負荷7に接
続される前に負荷7に近似したダミー負荷回路4に供給
してその出力電圧を安定するようにフィードバック制御
しておいてから、負荷に直流電圧を印加し、負荷7の接
続時の出力電圧の変動を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源装置に関
し、詳しくは直流出力電圧の立ち上げ速度の高速化に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、イオン源等に用いられる直流電
源は、例えば商用周波数の交流を直流に変換して形成さ
れ、その直流電源の出力電圧は、交流側に設けたサイリ
スタを位相制御することによるか、直流変換後高周波イ
ンバータによりパルス幅を可変制御することにより制御
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、イオン源等の
負荷は低インピーダンスであり、直流電源にこのような
負荷が接続されると、直流電源の出力電圧が大きく変動
する。その変動を修復するために、サイリスタの位相制
御により行う出力電圧の制御では、その出力電圧が立ち
上がるまでに100msオーダーの時間を必要とし、ま
た、高周波インバータにより行う出力電圧の制御におい
ても出力電圧が立ち上がるまでに1ms〜10msオー
ダの時間を必要とし、いずれも装置の効率的運転に必要
なマイクロオーダでの出力電圧の立ち上げができないと
いう問題点がある。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、負荷インピーダンスの高低に拘らずマイクロオ
ーダでの高速の出力電圧の立ち上げを可能にした直流電
源装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、制御素
子を介して入力された交流電力を直流電力に変換する交
流直流変換回路と、前記交流直流変換回路の出力電圧を
検出し前記制御素子の通電を制御する制御回路と、前記
交流直流変換回路の出力を負荷に供給するスイッチと、
前記スイッチと前記交流直流変換回路との間に前記スイ
ッチのオフ状態時に投入されオン時投入が解除されるダ
ミー負荷とを備えてなることを特徴とする直流電源装置
とすることによって達成される。
【0006】また、本発明の目的は、制御素子を介して
入力された交流電力を直流電力に変換する交流直流変換
回路と、前記交流直流変換回路の出力電圧を検出し前記
制御素子の通電を制御する制御回路と、前記交流直流変
換回路の出力を負荷に供給するスイッチと、前記スイッ
チと前記交流直流変換回路との間に前記スイッチのオフ
状態時に投入されオン時投入が解除されるインピーダン
ス設定可能の素子を有するダミー負荷とを備えてなるこ
とを特徴とする直流電源装置とすることによって達成さ
れる。
【0007】本発明の上記特徴によれば、スイッチがオ
フ状態、すなわち交流直流変換回路が負荷に接続されて
いないときに、交流直流変換回路はダミー負荷に接続さ
れ、この状態で交流直流変換回路の出力電圧が検出され
て制御素子の通電が制御される。したがって、スイッチ
がオン作動、すなわち交流直流変換回路が負荷に接続さ
れても、交流直流変換回路はスイッチのオフ・オン前後
において同様の負荷状態にあるので、負荷接続による交
流直流変換回路の出力電圧の変動は減少され、その変動
に伴う制御素子の応答遅れが解消され、負荷への出力電
圧の10〜100μSでの高速立ち上げを可能にする。
【0008】また、ダミー負荷としてインピーダンス設
定可能の素子を用いると、簡素な回路構成で負荷のイン
ピーダンスにより正確に合わせることができ、負荷接続
による交流直流変換回路の出力電圧の変動はより小さく
なり、交流直流変換手段の出力電圧のより高速立ち上げ
が可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る直流電源装置
の例について図面を参照して説明する。図1は本発明に
係る直流電源装置の一例の回路図、図2は本発明に係る
直流電源装置の他の例の回路図である。
【0010】図1において、1は交流電源、2は通電制
御素子、この例ではサイリスタ、3は交流直流変換回
路、4はダミー負荷回路、5は電圧検出回路、6は負荷
への給電を開閉(オン・オフ)するスイッチ、この例で
はGTO(ゲートターンオフ)サイリスタ、7は負荷
(例えばイオン源のアーク抵抗)、8は位相制御回路、
9はダミー負荷可変制御回路、10はタイミング制御回
路である。
【0011】交流直流変換回路3は、入力部に入力交流
電圧を適宜昇圧する整流用トランスTを備え、整流用ト
ランスTの交流出力を整流器D、平滑リアクトルL、コ
ンデンサCで直流に変換し、コンデンサCの両端から出
力するように構成され、その出力端に出力電圧V0を検
出する抵抗R2、R3からなる電圧検出回路5及びコン
デンサCの両端間に抵抗R1とインピーダンス設定可能
の素子、この例ではトランジスタTrの直列回路のダミ
ー負荷回路4が接続されている。
【0012】位相制御回路8は、交流直流変換回路3の
出力電圧V0を予め入力された設定電圧Vと比較し、交
流直流変換回路3の出力電圧V0が設定電圧Vとなるよ
うにサイリスタ2の導通角、すなわち位相角を制御す
る。
【0013】ダミー負荷可変制御回路9は、ダミー負荷
回路4のインピーダンスを負荷7のインピーダンスに合
わせるためにトランジスタTrのインピーダンスを設定
し、また、タイミング制御回路10によりスイッチ6の
オン・オフタイミングに応じてトランジスタTrを制御
する。つまり、スイッチ6のオン時、トランジスタTr
を設定されたインピーダンスから高いインピーダンスへ
切り換える。
【0014】以上のように構成される直流電源装置は、
位相制御回路8に交流直流変換回路3の出力電圧V0を
設定し、ダミー負荷可変制御回路9にダミー負荷回路4
のインピーダンスが負荷7のインピーダンスに相当する
ようにトランジスタTrのインピーダンスを設定した後
駆動される。
【0015】スイッチ6がオフ状態、すなわち負荷7に
電力が供給されていないとき、トランジスタTrのイン
ピーダンスは設定値にセットされていて、交流直流変換
回路3で変換された直流電流はダミー負荷である抵抗R
1とトランジスタTrに流され、負荷7が接続されてい
る場合と同様の状態にされる。この状態で交流直流変換
回路3の出力電圧V0が検出され、出力電圧V0が設定
値Vを維持するようにサイリスタ2の通電が制御されて
いる。
【0016】この状態で、スイッチ6がオンされ、すな
わち負荷7に電力が供給されるとき、そのスイッチ6の
オンタイミングと同じタイミングでトランジスタTrの
インピーダンスが高いインピーダンスに切り換えられ、
交流直流変換回路3で変換された直流電流はダミー負荷
から負荷7へと流される。スイッチ4がオンしたとき、
交流直流変換回路3はスイッチ6のオフ時と同様の負荷
状態にあるので、負荷7の接続による交流直流変換回路
3の出力電圧V0の変動は小さいものとなる。これによ
り、負荷7に供給する電圧の立ち上げ速度を高めること
ができる。
【0017】なお、スイッチ6はGTOサイリスタに限
定されることなくトランジスタ、FET、IGBT等用
途(出力電圧、出力電流)に応じてオン/オフ動作が可
能なデバイスを使用することができ、またインピーダン
ス設定可能の素子もトランジスタに限定されることなく
FET、IGBT等のデバイスを使用することができる
ことは勿論のことである。更に、負荷7のインピーダン
スが特定の一の値のものに対応するときは、抵抗R1の
みをダミー負荷にしてインピーダンス設定可能の素子を
必ずしも用いる必要がなくスイッチング素子であっても
良い。
【0018】図2は本発明に係る直流電源装置の他の例
を示すもので、図1と同一部分および対応する部分には
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図2の例
が、図1の例と異なる点は交流直流変換回路3のダミー
負荷回路4の回路構成であるので、この点について説明
する。
【0019】この例のダミー負荷回路4は、コンデンサ
Cと並列に複数のダミー抵抗R4、R5、R6、R7の
直列回路が接続され、このダミー抵抗R4、R5、R
6、R7の直列回路は設定可能のダミー負荷となる。つ
まり、ダミー抵抗R5、R6、R7をバイパスするスイ
ッチング素子11と、ダミー抵抗R6、R7をバイパス
するスイッチング素子12と、ダミー抵抗R7をバイパ
スするスイッチング素子13とを備え、ダミー抵抗切換
制御回路14により各スイッチング素子を選択してオン
駆動することにより、ダミー負荷が設定される。なお、
図示例では抵抗は4段であるが、ダミー抵抗の段数は適
宜に設定されるものである。
【0020】このように構成される直流電源装置は、図
1の例と同様に位相制御回路8に交流直流変換手段3の
出力電圧V0を設定し、また、ダミー抵抗切換制御回路
14にダミー負荷のインピーダンスが負荷7のインピー
ダンスに合うように駆動するスイッチング素子を選択し
ダミー負荷のインピーダンスを設定した後駆動される。
【0021】スイッチ6がオフ状態のとき、例えばダミ
ー抵抗R4、R5の直列回路のインピーダンスが負荷5
のインピーダンスに近似するとした場合、スイッチング
素子12がオン駆動するように設定されていて、交流直
流変換回路3で変換された直流電流はダミー抵抗R4、
ダミー抵抗R5、スイッチング素子12に流され、負荷
7が接続されている場合と同様の状態にされる。この状
態で交流直流変換回路3の出力電圧V0が検出され、出
力電圧V0が設定値Vを維持するようにサイリスタ2の
通電が制御されている。
【0022】この状態で、スイッチ6がオンされると
き、そのスイッチ6のオンタイミングと同じタイミング
でスイッチング素子12がオフされ、ダミー抵抗R4、
R5、R6、R7の全てが接続された高いインピーダン
スに切り換えられ、交流直流変換回路3で変換された直
流電流はダミー負荷から負荷7へと流される。この例に
おいても図1の例と同様に、スイッチ6がオンしたと
き、交流直流変換回路3はスイッチ6のオフ時と同様の
負荷状態にあるので、負荷7の接続による交流直流変換
回路3の出力電圧V0の変動は小さいものとなる。これ
により、負荷7に供給する電圧の立ち上げ速度を高める
ことができる。
【0023】なお、この例ではダミー抵抗R4、R5、
R6、R7は直列回路とされているが、各ダミー抵抗を
並列に接続しても良い。この場合、各ダミー抵抗それぞ
れと直列にスイッチング素子を接続し、適宜スイッチン
グ素子を選択してオン駆動することによりダミー負荷が
設定できる。また、スイッチング素子は、GTOサイリ
スタのみならずトランジスタ、FET、IGBT等用途
(出力電圧、出力電流)に応じてオン/オフ動作が可能
なデバイスを使用することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交流直流変換回路が負荷に接続されていないときに、交
流直流変換回路はダミー負荷に接続され、この状態で交
流直流変換回路の出力電圧が検出されて制御素子の通電
が制御されので、交流直流変換回路が負荷に接続されて
も、交流直流変換回路は負荷接続前後において同様の負
荷状態にあるので、軽負荷時のオーバーシュート、重負
荷時の電圧降下を小さくすることができ、負荷への出力
電圧の10〜100μSでの高速立ち上げを可能にす
る。
【0025】また、ダミー負荷としてインピーダンス設
定可能の素子を用いると、簡素な回路構成で負荷のイン
ピーダンスにより正確に合わせることができ、負荷接続
による交流直流変換回路の出力電圧の変動はより小さく
なり、負荷への出力電圧のより高速立ち上げが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一例の直流電源装置の回路図であ
る。
【図2】本発明に係る他の例の直流電源装置の回路図で
ある。
【符号の説明】
1 交流電源 2 サイリスタ(通電制御素子) 3 交流直流変換回路 4 ダミー負荷回路 5 出力電圧検出回路 6 スイッチ 7 負荷 8 位相制御回路 9 ダミー負荷可変制御回路 10 タイミング制御回路 11、12、13 スイッチング素子 14 ダミー抵抗切換制御回路 R1、R4、R5、R6、R7 ダミー抵抗 T 整流用トランス L 平滑リアクトル D 整流器 C コンデンサ Tr トランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御素子を介して入力された交流電力を
    直流電力に変換する交流直流変換回路と、前記交流直流
    変換手段の出力電圧を検出し前記制御素子の通電を制御
    する制御回路と、前記交流直流変換回路の出力を負荷に
    供給するスイッチと、前記スイッチと前記交流直流変換
    回路との間に前記スイッチのオフ状態時に投入されオン
    時投入が解除されるダミー負荷とを備えてなることを特
    徴とする直流電源装置。
  2. 【請求項2】 ダミー負荷は、インピーダンス設定可能
    の素子を有することを特徴とする請求項1に記載の直流
    電源装置。
JP20404396A 1996-06-28 1996-06-28 直流電源装置 Pending JPH1023754A (ja)

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JP20404396A JPH1023754A (ja) 1996-06-28 1996-06-28 直流電源装置

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