JPS60200731A - コンデンサ電源装置 - Google Patents

コンデンサ電源装置

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JPS60200731A
JPS60200731A JP59055253A JP5525384A JPS60200731A JP S60200731 A JPS60200731 A JP S60200731A JP 59055253 A JP59055253 A JP 59055253A JP 5525384 A JP5525384 A JP 5525384A JP S60200731 A JPS60200731 A JP S60200731A
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JP
Japan
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current
capacitor
ignitron
power supply
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裕文 篠原
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、パルス的に、短時間の大電流を負荷回路に供
給するためのコンデンサ電源装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
核融合プラズマ実験装置の磁場コイル電源等に代表され
る、短時間、大電流のパルス的なエネルギーを必要とす
る負荷全運転するための電源の一方式として、コンデン
サの充放電を利用したコンデンサ電源装置が使用される
。この電源装置は、あらかじめ、要求される電流立上げ
時間、最大電流値、及びその持続時間等によって決まる
静電容量、充電電圧を持つコンデンサバンクを充電して
おき、放電用のスイッチを投入することによって、負荷
回路に電流上流すものである。大電流を高速度で再現性
良く投入するために、高速度投入用素子と大電流通電用
素子全並列に組み合わせたものが使用される。この方式
によれば、高速度投入と、大電流通電の役割りが2者に
分担されるので、トータルの設備費は、高速度投入素子
全通電電流に見合うだけの並列数全組み合わせ念ものよ
りも小さくすることができる。高速度投入用素子として
は、イグナイトロン、サイリスクスイッチ、ギャップス
イッチ等が挙げられる。また、大電流投入用素子として
は、真空投入器、気中投入器等が挙げられる。
第1図に、一般的なコンデンサ電源装置の回路構成例を
示す。この回路は、電流立上げ用コンデンサバンク1、
スタート用イグナイトロン2、スタート用イグナイトロ
ンバイパススイッチ3、電流反転防止用ダイオード4、
クローバ用イグナイトロン5、クローバ用イクナイトロ
ンバイパススイッチ6、クローバ用コンデンサバンク7
、負荷のインダクタンス分8、負荷の抵抗分9、コンデ
ンサ充電装置10から構成される。ここで、イグナイト
ロンは高速度投入素子の一例として挙げたもので、必ず
しもイグナイトロンに限定されるものではない第1図の
回路の動作を以下に説明する。
初めに電流立上げ用コンデンサバンク1を予め定められ
た電圧■1′1でコンデンサ充電装置10ヲ運転して充
電を行なう。この時、コンデンサ充電装置10は、接続
されている交流電源11の交流電力を、適当な電圧を持
った直流電力に変換する。電流立上ケ用コンデンサバン
ク1の充電が完rすると、スタート用イグアナトロン2
を投入して負荷(インダクタンス分8、抵抗分9)に負
荷電流Iを流す。一般(ニイグナイトロンは電流の投入
までに要する時間が数マイクロ秒以下と小さく、投入の
タイミングが毎回の運転でほぼ同じに保たれるので、高
速の投入には都合が良いが、許容通過クーロン量が比較
的小さく、大電流を流し続けることはイグナイトロンの
寿命低下につながるので好凍しくない。そこで、スター
ト用イグナイトロンバイパススイッチ3を、イグナイト
ロン投入直後に投入して、電流値が最大値まで増加する
途中で、電流工の大部分全スタート用イグナイトロンバ
イパススイッチ3に分流させ、スタート用イグナイトロ
ン2の通過クーロン量が大きくなり過ぎないようにする
。また、イグナイトロンは、通電時における内部抵抗が
比較的大きいので、これを、より抵抗の小さいスイッチ
でバイパスすることは、電源容量の低減の上でも効果が
太きい。スタート用イグナイトロンバイパススイッチ3
としては、許容通過クーロン量が大きい真空投入器を用
いる。電流が最大値に達すると、次にクローバ用イグナ
イトロン5を投入して、最大値まで増加させた電流をあ
らかじめ決められた時間だけ保持する。このクローバ用
コンデンサバンク7は、コンデンサトリアクドルを分布
定数回路状に組みあわせたPFN(パルスフォーミング
ネットワーク)構成とすること(二より、必要な電流値
と電流持続時間を得ることができる。(クローバ用コン
デンサバンクの充電装置は第3図からは省略しである。
)ここで、電流反転防止用ダイオード4は、電流立上げ
用コンデンサバンク1へ、クローバ用コンデンサバンク
7からの電流が流れ込むのを阻止する働きをする。
第2図に、負荷端の電圧Vと負荷電流工の時間変化を示
す。t=Qにおいてスタート用イグナイトロン2の投入
を行ない、t=t1で電流立上げを完了するとともにク
ローバ用イグナイトロン5の投入を行ない、1=11で
電流持続終了となる。第1図のコンデンサ電源回路の電
流立上げ用コンデンサバンク1、スタート用イグナイト
ロン2、スタート用イグナイトロンバイパススイッチ3
の要素で構成される部分は、電流立上げ用コンデンサバ
ンク1の蓄積エネルギが数MJ以上となる場合には、い
くつかの並列のコンデンサブロックにこれを分割し、コ
ンデンサの充電開始から放電開始前までの期間に、いづ
れかのコンデンサブロックで、コンデンサの短絡につな
がる事故が起こっても、その短絡部分に集中して流入す
る事故電流が、事故が起こったブロック内のコンデンサ
からのものに限られるようにするのが普通である。第3
図に、従来のコンデンサ放電回路の構成例を示す。
第3図において、1(,1−2,1−3,・・・、1−
Nは電流立上げ用コンデンサバンク、2−1.2−2.
2−3.・・・、2−Nはスタート用イグナイトロン、
3−1.3−2.3−3.・・・。
3−Nはスタート用イグナイトロンバイパススイッチ、
4−1.4−2.4−3.・・・、4−Nは電流反転防
止用ダイオードである。また、コンデンサ充電器、クロ
ーバ用コンデンサバンクとこれに付属する回路、及び負
荷は第3図では省略しである。
この回路において、スタート用イグナイトロン2−1 
、2−2 、2−3 、・・・、2−N全点弧させ、次
いでスタート用イグナイトロンバイパススイツf 3−
4.3−2 。
3−3.・・・、3−Nを投入させて電流立上げを行な
った時に、万一、スタート用イグナイトロン2−1.2
−2 。
2−3.・・・、2−Nのうち、仮にイグナイトロン2
−1が故障(:よって点弧せず、他の電流立上げ用コン
デンサバンク1−2.1−3.・・・、1−Nからの放
電のみが始まり、次いで、何らかの原因でスタート用イ
グナイトロンバイパススイッチ3−1.3−2.3−3
.・・・。
3−Nが投入された場合、スタート用イグナイトロン2
−1が点弧しなかつ几ために残っていたコンデンサの電
荷が、他の電流立上げ用コンデンサバンク1−2.1−
3.・・・、1−Nへ流入して、急激な電流が流れ、コ
ンデンサが損傷する危険が生じるという不都合があつ几
〔発明の目的〕
本発明はこのような不都合を解消できるコンデンサ電源
装置を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明ではパルス的な大電流
を負荷回路に供給するコンデンサ電源装置において、負
荷回路へ電流を供給するためのコンデンサパンク、高速
度投入開閉素子および大電流通電用開閉素子を並列接続
した放電用スイッチ並びに電流反転防止用一方向性導電
素子を直列に接続した単位回路を設け、この単位回路を
複数個並列に接続したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
本発明によるコンデンサ電源装置について図面を参照し
て説明する。第4.5および6図において、第3図と同
一部分(二は同−符号全村し、その説明は省略する。ま
ず、第4図におけるコンデンサ電源装置全説明する。電
流立上げ用コンデンサパンク1−1 、1−2 、1−
3 、・・・、1−Nを予め定められた電圧まで充電し
ておき、次に放電用スイッチの一方、すなわちスタート
用イグナイトロン(高速投入開閉素子’) 2−1.2
−2.2−3.・・・、2−Nを点弧してコンデンサの
放電を開始づ−る。次いで放電用スイッチの他方、すな
わちスタート用イグナイトロンバイパススイッチ(大電
流通電用開閉素子) 3−1.3−2 。
3−3.・・・、3−N’に投入して、コンデンサの放
電全継続する。コンデンサの放電がさらに続くと、クロ
ーバ用コンデンサバンク(図示しない)からの電流が流
れ始めることにより、電流立上げ用コンデンサバンク1
−1.1−2.1−3.・・・、1−Nに流れる電流は
反転しようとするが、電流反転防止用ダイオード4−1
.4−2 、4−3 、・・・、4−Nに逆電圧がかか
ることにより、電流は阻止されるので、この時点におい
て電流立上げ用コンデンサバンクから流れる電流Isは
停止する。この回路において、電流反転防止用ダイオー
ド4−1 、4−2 、4−3 、・・・、4−Nは、
N個の電流立上げ用コンデンサパン−り1−1 、1−
2 、1−3 、・・・、1−Nに対して個別に接続さ
れているので、万一、放電開始時にスタート用イグナイ
トロン2−1.2−2.2−3 。
・・・、2−Nのうち今、仮にイグナイトロン2−1が
、故障によって点弧せずに、そのスタート用イグナイト
ロン2−1に接続している電流立上げ用コンデンサバン
ク1−1の充電電荷が放電されず(二残り、次いで他の
電流立上げ用コンデンサバンク1−2.1−3.・・・
、1−Nからの放電が、継続、又は終了した時点で、点
弧しなかったスタート用イグナイトロン2−1に並列接
続されるスタート用イグナイトロンバイパススイッチ3
−1が投入動作を行なった場合には、電流立上げ用コン
デンサバンク1−1の残留電荷は、電流反転防止用ダイ
オード4−2.4−3.・・・、4−Nの働きにより、
他の正常な電流立上げ用コンデンサバンク1−2.1−
3.・・・、1−Nへは流入せずに、負荷側へ流れ、や
がて電流反転時に電流反転防止用ダイオード4−1によ
って阻止されて電流は停止する。ここで、電流反転防止
用ダイオード4−1 、4−2 、4−3 、・・・、
4−Nは、従来の構成例でも使用しているものであり、
全体として見たダイオードの通電電流、分担電圧は同一
となるので、素子構成を適当(−選ぶことにより、ダイ
オード素子数は従来と同じか、または多少増加するだけ
でよい。また、本発明の別の実施例として、第5図に示
すようにスタート用のイグナイトロンの替わりに、サイ
リスタスイッチ12−1.12−2.・・・、12−N
 と、限流用抵抗器13−1 、13−2 、・・・、
13−N ’e直列に接続したもので置き換えることが
できる。サイリスタスイッチを用いる場合、その通電電
々一時間耐量?満たすために並列素子数を必要に応じて
増加するが、この限流用抵抗器13−1.13−2.・
・・、13−N は、サイリスクスイッチの導通時の内
部抵抗値が小さい定めに、サイリスクスイッチを通過す
る電流が急激に増加して、大電流通電用素子の投入時間
までの間に、電流が増加し過ぎて、サイリスクスイッチ
の必要並列数が不要に増加するのを防ぐ効果音もつ。同
様の目的で、限流用抵抗器の替わりに、限流用のりアク
ドル金用いることができる1、また、バイパススイッチ
もサイリスクに置き換えることも可能である。
さらに、本発明の他の実施例として、第6図に示すよう
にコンデンサ1と電流反転防止用ダイオード4とスター
ト用イグナイトロン2の直列接続体の電流反転防止用ダ
イオード4のカソード側を、非線型抵抗15−1.15
−2.・・・、15−(N−1) を介して接続して、
電流立上げ用コンデンサバンク1のうちの一部の放電が
、正常に行なわれなかった場合(二も、その結果生じる
電流立上げ用コンデンサパンク相互間の電位差を利用し
て残留電荷を放電させることができる。今仮にイグナイ
トロン2−1が故障し、点弧が正常に行なわれなかった
場合、電流立上げ用コンデンサバンク1−1から電流反
転防止用ダイオード4−1、非線型抵抗器15−1、ス
タート用イグナイトロンバイパススイッチ3−2全通し
て負荷側へ放電が行なわれる。正常時には、電流立上げ
用コンデンサバンク1−1の電圧が、他の電流立上げ用
コンデンサバンクの1−2 、1−3 。
・・・、1−Nの電1圧とほぼ同じなので、前記経路に
よる放電は行なわれない。また、この他の実施例におい
ても、電流反転防止用ダイオードの効果により、放電異
常時の、コンデンサ相互の横流は流れな′いので、コン
デンサの損傷を防ぐことができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明(二よれば、コンデンサ電源装置に
おいて、電流反転防止用一方向性素子を分割されたコン
デンサブロックに1組づつ対応して接続した構成とする
ことにより、スイッチの役人事故に対して、コンデンサ
を安全に放電させ、他の健全なコンデンサーの損傷など
を防止できるコンデンサ電源装置全提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なコンデンサ電源装置の回路構成図、第
2図は負荷端の電圧■と負荷電流工の時間変化上水す図
、第3図は従来のコンデンサ放電回路の一回路構成図、
第4図tよ本発明によるコンデンサ電源装置のコンデン
サ放電回路の一回路構成図、第5図は本発明の他の実施
例を表わす回路構成図、第6図は本発明のさらに他の実
施例を表わす回路構成図である。 1.1−1.1−2.1−3.・・・、1−N・・・電
流立上げ用コンデンサバンク2.2−1.2−2.2−
3.・・・、2−N・・・スタート用イグナイトロン3
.3−1.3−2.3−3.・・・、3−N・・・スタ
ート用イグナイトロンバイパススイッチ 4.4−1.4−2.4−3.・・・、4−N・・・電
流反転防止用ダイオード5・・・クローバ用イグナイト
ロン 6・・・クローバ用イグナイトロンバイパススイッチ7
・・・クローバ用コンデンサバンク 8・・・負荷インダクタンス分 9・・・負荷抵抗分 1o・・・コンデンサ光電装置1
1・・・交流電源 12−1.12−2.12−3.・・・、12−N・・
・スタート用サイリスタスイッチ 13−1.13−2.13−3.・・・、13−N・・
・限流用抵抗器14−1.14−2.14−3.・・・
、14−N・・・スタート用サイリスタスイッチバイパ
ススイッチ 15−1.15−2.15−3.・・・、15−(N−
1)・・・非線型抵抗器代理人 弁理士 則 近 憲 
佑(はが1名)第1図 第2図 Otl 12 を 第3図 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パルス的な大電流を負荷回路に供給するコンデン
    サ電源装置において、負荷回路へ電流を供給するための
    コンデンサバンク、高速度投入開閉素子および大電流通
    電用開閉素子を並列接続した放電用スイッチ並びに電流
    反転防止用一方向性導電素子を直列に接続した単位回路
    を設け、この単位回路を複数個並列に接続したことを特
    徴とするコンデンサ電源装置。
  2. (2)放電用スイッチの高速度投入開閉素子がイグナイ
    トロンであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載のコンデンサ電源装置。
  3. (3)放電用スイッチの高速度投入開閉素子が、サイリ
    スタとこのサイリスクと直列接続されたインピーダンス
    とからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載のコンデンサ電源装置。
  4. (4) 電流反転防止用一方向性導電素子のアノード端
    がコンデンサバンク側に接続され、カソード端が放電ス
    イッチ側に接続された単位回路において、上記カソード
    間に非線型抵抗器を接続したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のコンデンサ電源装置。
JP59055253A 1984-03-24 1984-03-24 コンデンサ電源装置 Granted JPS60200731A (ja)

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JP59055253A JPS60200731A (ja) 1984-03-24 1984-03-24 コンデンサ電源装置

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JP59055253A JPS60200731A (ja) 1984-03-24 1984-03-24 コンデンサ電源装置

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JPS60200731A true JPS60200731A (ja) 1985-10-11
JPH0440925B2 JPH0440925B2 (ja) 1992-07-06

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JP59055253A Granted JPS60200731A (ja) 1984-03-24 1984-03-24 コンデンサ電源装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62100127A (ja) * 1985-10-25 1987-05-09 ニチコン株式会社 コンデンサ電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62100127A (ja) * 1985-10-25 1987-05-09 ニチコン株式会社 コンデンサ電源装置

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JPH0440925B2 (ja) 1992-07-06

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