JPS581809B2 - 平滑直流発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平滑な直流を合理的に得る平滑直流発生装置
に関するものである。

従来、この種の直流発生装置としては、（１）変圧器の
２次電圧をサイラトロンの２相ブリツチ回路により電圧
を発生せしめる方式、（２）変圧器の１次電圧を可飽和
リアクトル、サイリスタ等で調整し同２次電圧を整流器
により直流電圧を発生せしめる方式、（３）変圧器の１
次電圧を誘導電圧調整器、スライドトランス等で調整し
、同２次電圧を整流器により直流電圧を発生せしめる方
式等がある。

しかしながら（１）、（２）の方式においてはサイラト
ロン、サイリスタ、町飽和リアクトロ等の波形歪による
高リツプル電圧を平滑ならしめるだめの平滑回路が大形
になり、（３）の方式においては平滑回路定数は小さく
なるも応答速度が遅い等、実用上いくつかの欠点が存在
する。

そして直流電圧の特性、すなわちリツプル電圧、電圧の
変動、応答性等は、例えば半導体の単結晶の製造に使用
した場合、浮遊帯域溶融法で得られる単結晶の特性や製
造に際し、その生産性に悪影響を与える。

すなわちリツプル電圧、電圧変動の多い直流電圧は、帯
域溶融ゾーンの震動、不安全、放電等の現象を誘発し、
単結晶の収率を低下し、結晶の欠陥を多くする。

まだ、プラズマビーム、高周波等の金属の溶融電源に使
用しだ場合はリツプル電圧、電圧の変動等が溶解状態に
徴小変化を与える。

本発明は上記の如き欠点を除くため、必要最高の直流電
圧をＥ。

とすると誘導電圧調整器又はスライドトランス等で例え
ば０．８Ｅｏを得、サイリスタ又は町飽和リアクトル等
で０．２Ｅｏを得、これらを加算合成するようにして、
この種電源装置に要求される応答速度を早くした小型平
滑回路によって低リツブルの平滑直流電圧を得るように
したものである。

以下本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、例えば浮遊帯
域溶融法の高周波電源に本発明装置を使用する場合の結
線図を、第２図ａ〜ｄは同装置の各部の直流電圧波形を
示したものである。

第１図において端子ＴＩＮを介して電源（図示せず）に
接続された誘導電圧調整器１０２次側を変圧器２の１次
側に接続し、変圧器２の２次電圧を整流器ブロック（３
相全波結線）３に供給し、直流電圧ｅ１を得る。

ｅ１ぱ誘導電圧調整器１の調整範囲により決まり、例え
ば調整範囲が±１００係とすると、０〜ｅ１ｍａｘの範
囲で調整可能である。

寸だ、電源に同様に接続されたサイリスタブロック（３
相３ライン逆並列）４の２次回路を変圧器５の１次側へ
接続し、変圧器５の２次電圧整流器ブロック（３相全波
結線）６に供給し、直流電圧ｅ２を得る。

ｅ２はサイリスタブロツク４のサイリスタの点弧角によ
り決丑るが、多くの場合０〜ｅ２ｍａｘの範囲で調整可
能である。

こ＼で整流器ブロック３および６は直流側が同方向直列
接続されているので０１およびｅ２は加算されて電圧ｅ
１＋ｅ２となり、この電圧ｅ１十ｅ２ はコイルＬ及び
コンデンサＣからなる平滑回路７の入力側へ供給され、
出力端子Ｔ。

ＵＴから装置出力電圧Ｅ。

が得られる。したがって出力電圧Ｅ。

は誘導電圧調整器１の回路で発生する電圧θ１とサイリ
スタブロツク４の回路で発生する電圧θ２との合成電圧
となる。

この電圧θ１、θ２、θ１＋θ２およびＥ。

の電圧波形を第２図ａ〜ｄに示し７た。

電圧θ１ぱ誘導電圧調整器１による波形のため、第２図
ａに示すように電源電圧波形をその件＼全波整流したも
のと同様となり、標準的にリツプル含有率は約４％と少
い。

また電圧θ２はサイリスタの点弧角度によってリツプル
含有率が決るが、例えば点弧角度を８０°とすると、第
２図ｂに示したような波形の電圧が得られ、この場合の
リツブル含有率は拾数係となる。

また電圧θ１と０２の合成電圧θ１＋０２のリツブル含
有率は第２図に示すように約６％と小さな値となる。

これに対し、従来のように誘導電圧調整器１を用いず、
サイリスタのみで所要の電圧を得ようとした場合はサイ
リスタの点弧角を３０〜１２０°とすればリツプル含有
率は約４〜１００％とかなり大きな値となる。

したがってサイリスタのみで直流電圧Ｅ。

を供給するとすれば、当然平滑直流電圧を得るためには
大きな平滑回路が必要となる。

しかし本発明のように誘導電圧調整器を併用すれば小さ
な平滑回路で充分である。

なお誘導電圧調整器１のかわりにスライドトランスを、
寸だサイリスタブロツク４のかわりに可飽和リアクトル
を用いた回路を使用してもほぼ同様である。

ところで、前述のように誘導電圧調整器１の出力のリツ
プル含有率は小さいが、サイリスタブロツク４の出力の
リツブルの含有率はサイリスタの点弧角によってはかな
り大きな値となるので、本発明においてはサイリスタブ
ロツク４のサイリスタの点弧角を一定になるように制御
している。

次にこのサイリスタの点弧角を一定にするように制御す
る回路について説明する。

第１図において出力電圧Ｅ。

は抵抗１９、２０により電圧θ。に分圧され、この電圧
θ。

は電圧比較器１８に加えられる。

また、基準電圧発生器２２から発生された電圧は設定抵
抗２１によって電圧θ８とされ電圧比較器１８に加えら
れる。

電圧比較器１８は両者の電圧差を電圧を比較し、その差
の電圧θεを出力する。

この電圧θεは増巾器１７にてθいに増巾され３相の移
相調整回路１６に印加され、パルス移相電圧信号θ２に
変換される。

この信号θ２は更にパルス増巾器１５にて信号ＥＰに増
巾されサイリスタブロック４の３組の逆並列接続さ杓冒
才それのサイリスタのゲート極へ印加される。

これによってサイリスタブロツク４の各サイリスタの位
相制御が行なわれる。

なおサイリスタブロツク４のかわりに可飽和リアクトル
を用いた回路を使用する場合は、増巾器１７の出力電圧
θいを可飽和リアクトルの制御電圧として可飽和リアク
トルの各制御極に印加すれば良い。

サイリスタプロツク４のサイリスタのアノードとカソー
ド間の電圧θいーえは電圧変換器１１に加わり電圧θａ
−ｋに変換されこの電圧θａ−ｋは電圧比較器１０に加
えられる。

まだ基準電圧発生器１３から発生された電圧は設定抵抗
１２で設定した基準電圧θ。

にされ、電圧比較器１０に加えられる。

電圧比較器１０は電圧θａ−ｋとθ。とを比較し、その
差電圧θｍを出力する。

この電圧θｍは増巾器９で増巾され、電圧へとして誘導
電圧調整器１の回転子を回転させる電動機８に加わり電
動機８を作動させる。

これにより誘導電圧調整器１の２次電圧はサイリスタブ
ロツク４のサイリスタのアノードとカソード間の電圧に
応じて調整されサイリスタフロツク４のサイリスタの点
弧角を一定にするように制御される。

寸だ町飽和リアクトルを使用する場合は同様にして町飽
和リアクトルの吸収電圧を一定にするように調整すれば
良い。

なおこのとき連続的にθ。なるフィードバックがサイリ
スタにか＼つているのでＥ。

も一定に調整されている。

このようにしてサイリスタブロツク４に起因するリツプ
ルを少くすると共に変動の少い速応答性のＥ。

が得られる。また、本発明においては本発明装置の機能
をより効果的ならしめるために電源電圧の相聞不平衡を
調整する回路が採用されている。

なお電源電圧の相聞不平衡によって生ずる電圧変動は既
に説明したリツブルとは異質の電圧変動である。

すなわち交流電圧をサイリスタによって整流する場合、
整流電圧のレベルは該サイリスタの点弧角に応じて徴妙
に変化する。

したがって、相聞不平衡な三和交流電圧を各別のザイリ
スタによって整流する場合、これらサイリスタを同一位
相で点弧すればこの整流電圧レベルにも不平衡分がその
まま現われるか、各相毎にこれらサイリスタの点弧角を
別別に設定すればこの整流電圧レベルもそれぞれ徴妙に
変化することになり上記不平衡分がそのま寸現われると
は限らなくなる。

すなわち、各相の交流電圧レベルとそれぞれこの整流電
圧とを監視してこれら整流電圧レベルが等しくなるよう
各相のサイリスタの点弧角を調整するようにすれば電源
の交流電圧の相聞不平衡は解消されることになる。

そこで本発明における電源電圧の相聞不平衡の調整は第
１図に示す如く次のようにして行われる。

電源の各相の電圧は端子Ｔを介しで相間電圧検出ブロッ
ク１４に加えられ電源の各相の電圧がそれぞれ検出され
る。

この相間電圧検出ブロック１４による検出信号は各相別
々に組込４れた移相調整器１６に印加され不平衡分が零
になるようにサイリスタブロツク４のサイリスタの点弧
角が調整される。

このことにより更に平滑な直流電圧Ｅ。が得られる。

１た、可飽和リアクトルをした場合にも同様である。

以上説明せる如く、本発明装置の使用により、従来より
小形の平滑回路で非常に安定な平滑直流電圧が容易に取
得出来るために、浮遊帯域溶融法による帯域溶融が容易
になった。

まだ、帯域溶融された単結晶の歩留も一段と向トし単結
晶中の徴小欠陥も低減されるという効果がある。

ｈお上記実施例では淫循帯琥広帥法の恵円姑雷源に使用
した場合について説明したが、金属の溶融電源に使用し
た場合も安定な溶融状態が保証されることは当業技術者
なら容易に理解するところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す結線図、第２図は第
１図に示した実施例の各部直流電圧波形を示しだグラフ
である。 １・・・誘導電圧調整器、２、５・・・変圧器、３、６
・・・整流器ブロック（３相全波結線）、４・・・サイ
リスタブロック（３相３ライン逆並列）、７・・・平滑
回路、８・・・電動機、９、１７・・・増巾器、１０、
１８・・・電圧比較器、１１・・・電圧変換器、１２、
２１・・・設定抵抗、１３、２２・・・基準電圧発生器
、１４・・・相間電圧検出ブロック、１５・・・パルス
増巾器、１６・・・移相調整回路、１９．２０・・・抵
抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源に誘導電圧調整器又はスライドトランス及
   びサイリスタ又は飽和リアクトルを並列に接続し、前記
   誘導電圧調整器又はスライドトランスの調整により得ら
   れる交流電圧と前記サイリスタ又は町飽和リアクトルの
   位相制御により得られる交流電圧を夫々整流したのち加
   算合成腰これを平滑回路に通すことによって平滑直流電
   圧を得る平滑直流発生装置において、前記平滑直流電圧
   の一部を前記サイリスタ又は可飽和リアクトルにフィー
   ドバックし、前記平滑直流電圧を一定にするように制御
   するとともに前記サイリスタのアノードとカソード間電
   圧又は可飽和リアクトルの吸収電圧を前記誘導電圧調整
   器又はスライドトランスにフィードバックし、前記ザイ
   リスタのアノードとカソード間電圧又は可飽和リアクト
   ルの吸収電圧を一定に制御することを特徴とする平滑直
   流発生装置。 ２ 前記サイリスタ又は可飽和リアクトルに対するフィ
   ードバックは、前記平滑直流電圧の一部を第１の基準電
   圧と比較してこの比較出力を前記サイリスタ又は可飽和
   リアクトルに帰還するものであり、前記誘導電圧調整器
   又はスライドトランスに対するフィードバックは、前記
   サイリスタのアノードとカソード間電圧又は可飽和リア
   クトルの吸収電圧を第２の基準電圧と比較してこの比較
   出力を前記誘導電圧調整器又はスライドトランスに帰還
   するものである特許請求の範囲１項記載の平滑直流発生
   装置。 ３ 交流電源に誘導電圧調整器又はスライドトランス及
   びサイリスタ又は可飽和リアクトルを並列に接続し、前
   記誘導電圧調整器又はスライドトランスの調整により得
   られる交流電圧と前記サイリスタ又は可飽和リアクトル
   の位相制御により得られる交流電圧とを夫々整流したの
   ち加算合成し、これを平滑回路に通すことによって平滑
   直流電圧を得る平滑直流発生装置において、前記平滑直
   流電圧の一部を前記サイリスタ又は可飽和リアクトルに
   フィードバックし、前記平滑直流電圧を一定にするよう
   に制御するとともに前記サイリスタのアノードとカソー
   ド間電圧又は可飽和リアクトルの吸収電圧を前記誘導電
   圧調整器又はスライドトランスにフィードバックし、前
   記サイリスタのアノードとカソード間電圧又は可飽和リ
   アクトルの吸収電圧を一定に制御し、さらに前記交流電
   源の各相間電圧を検出し、これら相聞電圧の整流電圧が
   等しくなるように前記サイリスタ又は可飽和リアクトル
   を制御することを特徴とする平滑直流発生装置。 ４ 前記サイリスタ又は可飽和リアクトルに対するフィ
   ードバックは、前記平滑直流電圧の一部を第１の基準電
   圧と比較してこの比較出力を前記サイリスタ又は可飽和
   リアクトルに帰還するものであり、前記誘導電圧調整器
   又はスライドトランスに対するフィードバックは、前記
   サイリスタのアノードとカソード間電圧又は可飽和リア
   クトルの吸収電圧を第２の基準電圧と比較してこの比較
   出力を前記誘導電圧調整器又はスライドトランスに帰還
   するものである特許請求の範囲第３項記載の平滑直流発
   生装置。