JPH1127960A - パルス電源並びに異常検出方法 - Google Patents
パルス電源並びに異常検出方法Info
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- JPH1127960A JPH1127960A JP18193797A JP18193797A JPH1127960A JP H1127960 A JPH1127960 A JP H1127960A JP 18193797 A JP18193797 A JP 18193797A JP 18193797 A JP18193797 A JP 18193797A JP H1127960 A JPH1127960 A JP H1127960A
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Abstract
サC0から半導体スイッチSWのオン制御でパルス電流
を発生し、このパルス電流を磁気パルス圧縮回路3で圧
縮して負荷装置4に供給し、パルス発生回路は負荷側か
らのキックバック電流をコンデンサの充電電流としてエ
ネルギーを回生するにおいて、負荷の短絡等を検出する
のに高電圧検出器や狭い幅のパルス電流検出器を設ける
のでは装置の大形化やコスト高を招く。 【解決手段】 カウンタ6はエネルギー回生後のコンデ
ンサの充電開始から充電終了までを計時し、比較回路8
は正常時のコンデンサの充電開始から充電終了までの充
電時間が設定され、この充電時間に対してカウンタの計
時時間が短いときに負荷短絡等の異常検出出力を得ると
共に制御回路5による回路保護制御を行う。コンデンサ
の充電電圧レベル監視による異常検出も含む。
Description
ッチを用いたパルス発生回路と磁気圧縮回路を組み合わ
せて狭幅の大電流パルスを発生するパルス電源に係り、
特にキックバックエネルギー回生方式における負荷短絡
等の異常を検出する装置並びに方法に関する。
ス発生回路1は、電力用の初段コンデンサC0を設け、
このコンデンサC0を充電器2により初期充電してお
き、半導体スイッチSWのオン制御でコンデンサC0か
ら磁気パルス圧縮回路3の入力段パルストランスPTに
パルス電流を供給する。
PTで昇圧したパルス電流I0でコンデンサC1を高圧充
電し、このコンデンサC1の充電電圧で可飽和リアクト
ルSI1が磁気スイッチ動作することによりコンデンサ
C1からコンデンサC2への狭幅のパルス電流I1を発生
させてコンデンサC2を高圧充電し、さらにコンデンサ
C2の充電電圧で可飽和リアクトルSI2が磁気スイッチ
動作することによりコンデンサC2からエキシマレーザ
やグロー放電を利用した薄膜形成装置などの負荷装置4
に数十ns〜数μsの狭幅・高電圧のパルス電流I2を
供給する。この電流I2は、1秒間に数十〜数千ショッ
トの繰り返しになる。
荷装置4になる放電負荷は、与えられたパルス電力を全
て消費することなく、一部のエネルギーがパルス電源に
戻ってくる。この戻ってくるエネルギーのことをキック
バックエネルギーと称しているが、これを抵抗で消費さ
せると、高出力(単位時問当たりのショット数が高い)
装置では抵抗の損失が無視できないレベルになるほか、
抵抗の冷却系も含めて電源装置が大型化する。
ックエネルギーを初段のコンデンサC0に回生してお
き,次の充電サイクルに充電エネルギーの一部として利
用する回生形に構成される。なお、キックバック電流の
方向は、初段コンデンサから最初のパルスを発生するに
必要な充電方向とは逆向きになる。したがって、回生す
るためにはキックバック電圧を反転させる必要がある。
イッチSW0のオンにより磁気アシスト用可飽和リアク
トルSI0を通してコンデンサC0を初期充電し、この後
に半導体スイッチSWのオンによりコンデンサC0から
ダイオードD2を通してコンデンサC0の放電をすること
でパルストランスPTにパルスを供給する。
バック電流が半導体スイッチSWを経てコンデンサC0
を逆極性に充電する。この充電には、可飽和リアクトル
SI0を通した振動電流でなされ、コンデンサC0が初期
充電時とは逆極性に充電される。
ら、ダイオードD0及び半導体スイッチSW0を通してコ
ンデンサC0を初期充電時の極性に反転充電することで
キックバックエネルギーの回生を得る。
は、図3の構成に限らず、種々の回路構成のものがあ
る。また、磁気パルス圧縮回路3の回路構成も種々のも
のがある。
いて、エキシマレーザ装置等になる負荷装置4は、ピー
キングコンデンサCPを有しているため、このコンデン
サCPが故障した場合には充電器2やパルス発生回路1
から見て負荷の短絡になる。また、コンデンサC0,
C1,C2の故障では充電器2から見て負荷の短絡にな
る。
置の運転を停止するのが回路保護等から要望される。し
かしながら、負荷短絡の検出のために、例えば、各コン
デンサに電圧や電流の検出器を設けることは、パルス電
源の出力電圧が10数kV〜500kVと非常に高く、
パルス幅も数μs以下の非常に狭幅になるため、検出器
が大型化したり、コスト高になってしまう。
ーザ装置など光を発生することを利用し、この光の発生
の途切れで異常発生を検出している。
ーザガス等の条件で変動することが多くなるため、光検
出による異常検出では光の発生無しが一定時間継続する
までの検出時間を長く設定しておくことが多く、その間
も負荷短絡状態で運転を継続することは装置の責務が厳
しく、回路設計上余裕を持たせることになり、電源装置
自体が大型化、コスト高になってしまう。
電圧・狭幅パルス電流の検出器を不要にしながら、負荷
短絡も含めた異常検出を迅速・確実にしたパルス電源並
びに異常検出方法を提供することにある。
異常発生時にはキックバックエネルギーが大きくなり、
これに伴いコンデンサC0へのエネルギー回生による充
電電圧が高く、充電開始から充電終了までの充電時間が
短くなることに着目し、この充電時間監視又は充電電圧
監視により異常発生を検出するようにしたもので、以下
の構成並びに方法を特徴とする。
から半導体スイッチのオン制御でパルス電流を発生する
パルス発生回路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷
に供給する磁気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発
生回路は負荷側からのキックバック電流を前記コンデン
サの充電電流としてエネルギーを回生するパルス電源に
おいて、前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電
開始から充電終了までの計時をする計時手段と、正常時
の前記コンデンサの充電開始から充電終了までの充電時
間が設定され、この充電時間に対して前記計時手段の計
時時間が短いときに前記負荷及び磁気パルス圧縮回路の
異常検出出力を得る比較回路とを備えたことを特徴とす
る。
から半導体スイッチのオン制御でパルス電流を発生する
パルス発生回路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷
に供給する磁気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発
生回路は負荷側からのキックバック電流を前記コンデン
サの充電電流としてエネルギーを回生するパルス電源に
おいて、前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電
開始から充電終了までの充電時間が正常時の充電時間以
下のときに前記負荷及び磁気パルス圧縮回路の異常と判
定することを特徴とする。
から半導体スイッチのオン制御でパルス電流を発生する
パルス発生回路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷
に供給する磁気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発
生回路は負荷側からのキックバック電流を前記コンデン
サの充電電流としてエネルギーを回生するパルス電源に
おいて、前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電
電圧レベルが正常時の充電電圧を越えるときに前記負荷
及び磁気パルス圧縮回路の異常と判定することを特徴と
する。
異常検出装置であり、図3と同等の主回路部分は同じ符
号で示す。
ス電流の発生周期及び電流レベルに従ってパルス発生回
路1の半導体スイッチSW,SW0をオン・オフ制御す
ると共に、充電器2の運転・停止制御を行う。なお、パ
ルス発生回路1の制御にはキックバックエネルギーの回
生制御も含まれる。
がキックバックエネルギーの回生制御を実行した後のコ
ンデンサC0の充電開始制御をするタイミングでクロッ
クの計数を開始し、コンデンサC0が所定電圧まで充電
されたときの充電終了で計数を停止し、この計数により
コンデンサC0の充電開始から終了までの充電時間に対
応する計数値を得る。
検出器により検出されるコンデンサC0の充電電圧と設
定電圧の比較により、コンデンサC0が所定レベルまで
充電されたことを検出し、コンデンサC0の充電終了の
検出信号を得る。
時にカウンタ6の値と設定値を比較し、カウンタ6の値
が設定値以下になるとき、すなわちコンデンサC0の充
電が一定時間以下で終了するときに負荷側の短絡等の異
常検出出力を得る。この異常検出出力では警報器(図示
省略)での警報発生と共に、制御回路5に保護指令とし
て与えることで制御回路5が回路保護(例えばスイッチ
SW,SW0のオフ)制御を行う。
照して説明する。同図の(a)は正常動作時のコンデン
サC0の電圧波形を示し、(b)は負荷短絡等の異常発
生時のコンデンサC0の電圧波形を示す。
を行い、負荷にパルス電流を供給して時刻t2で負荷側
からのキックバック電流でコンデンサC0が逆極性に充
電される。そして、時刻t3でコンデンサC0を初期充電
方向に反転充電し、時刻t4でコンデンサC0の充電を開
始し、この充電電圧が所定値に達した時刻t5で充電終
了とする。
荷側からのキックバック電流が大きくなる。これは、コ
ンデンサC0から負荷側に与えたエネルギーが正常時に
は負荷で消費されるのに対して、短絡発生時は負荷で消
費されることなく大きなキックバック電流が発生するこ
とによる。
デンサC0の充電電圧が大きくなり、時刻t3での反転充
電電圧も大きくなる。このため、異常時は、時刻t4か
らの充電開始時の電圧が高くなり、この電圧からの充電
開始では充電終了時刻t5までの充電時間Tが正常時に
比べて短くなる。
開始から終了までの計時を行い、この時間が比較回路8
に設定する正常な充電時間以下の時は異常として検出で
きる。また、異常発生時には時刻t2〜t3又は時刻t3
〜t4でのコンデンサC0の充電電圧レベルが正常時に比
べて高くなることから、この充電電圧レベル検出と正常
値との比較で異常検出することができる。
らず、磁気パルス圧縮回路3のコンデンサC1,C2の短
絡故障など、パルス発生回路1の後段での短絡故障を検
出できる。
の短絡故障などの異常は、充電開始から充電終了までの
充電時間Tが比較回路8の設定時間よりも長くなること
の検出で可能となるし、充電器2の出力電流が過大にな
ることから検出することもできる。
ンサC0へのエネルギー回生による充電時間監視又は充
電電圧レベル監視により負荷短絡等の異常発生を検出す
るようにしたため、以下の効果がある。
圧やパルス幅の狭い大電流を計測するための大型で高価
な検出器を不要にし、少しの電子回路の付加で済む。
得ることができ、従来の光による検出に比べて遅れを少
なくした検出ができる。これに伴い、主回路の短絡耐量
を軽減し、その大型化やコスト高を招くこともなくな
る。
装置。
C0の電圧波形。
Claims (3)
- 【請求項1】 初期充電されるコンデンサから半導体ス
イッチのオン制御でパルス電流を発生するパルス発生回
路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷に供給する磁
気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発生回路は負荷
側からのキックバック電流を前記コンデンサの充電電流
としてエネルギーを回生するパルス電源において、 前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電開始から
充電終了までの計時をする計時手段と、 正常時の前記コンデンサの充電開始から充電終了までの
充電時間が設定され、この充電時間に対して前記計時手
段の計時時間が短いときに前記負荷及び磁気パルス圧縮
回路の異常検出出力を得る比較回路とを備えたことを特
徴とするパルス電源。 - 【請求項2】 初期充電されるコンデンサから半導体ス
イッチのオン制御でパルス電流を発生するパルス発生回
路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷に供給する磁
気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発生回路は負荷
側からのキックバック電流を前記コンデンサの充電電流
としてエネルギーを回生するパルス電源において、 前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電開始から
充電終了までの充電時間が正常時の充電時間以下のとき
に前記負荷及び磁気パルス圧縮回路の異常と判定するこ
とを特徴とする異常検出方法。 - 【請求項3】 初期充電されるコンデンサから半導体ス
イッチのオン制御でパルス電流を発生するパルス発生回
路と、前記パルス電流を磁気圧縮して負荷に供給する磁
気パルス圧縮回路とを備え、前記パルス発生回路は負荷
側からのキックバック電流を前記コンデンサの充電電流
としてエネルギーを回生するパルス電源において、 前記エネルギー回生後の前記コンデンサの充電電圧レベ
ルが正常時の充電電圧を越えるときに前記負荷及び磁気
パルス圧縮回路の異常と判定することを特徴とする異常
検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18193797A JP3794112B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | パルス電源並びに異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18193797A JP3794112B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | パルス電源並びに異常検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1127960A true JPH1127960A (ja) | 1999-01-29 |
JP3794112B2 JP3794112B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=16109511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18193797A Expired - Fee Related JP3794112B2 (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | パルス電源並びに異常検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3794112B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102832844A (zh) * | 2012-09-21 | 2012-12-19 | 西南交通大学 | 一种利用双电容器转换放电的脉冲功率电源 |
WO2020135541A1 (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 一种激光器保护方法以及装置 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP18193797A patent/JP3794112B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2020135541A1 (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 一种激光器保护方法以及装置 |
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JP3794112B2 (ja) | 2006-07-05 |
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