JPS644313Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高電圧発生回路に係り、特に、核融合
装置におけるプラズマ発生のための高電圧発生回
路に関する。

従来のプラズマ発生のための高電圧発生回路は
プラズマを立上げ段数により直流しや断器及びサ
イリスタ電源等がその段数分だけ必要である。例
えば、第１図にプラズマ電流２段立上げ方式の高
電圧発生回路例を示すが、第１図に示すように直
流しや断器７，１０、サイリスタ電源６，１１が
必要となる。第２図は、第１図の各コイル電流波
形を示す。第２図を用いて第１図の動作を簡単に
述べる。時刻t₀において、第１段コイル１をサイ
リスタ電源６で励磁し、第２段コイル９はサイリ
スタ変換器１１で励磁しておく。この時、切換ス
イツチ８はａ側、直流しや断器７，１１は投入さ
れている。その後、時刻t₁で直流しや断器７をし
や断すると第１段コイル電流は抵抗５へと流れ込
み第１段コイル端子間に高電圧を発生する。これ
により、第１段コイル１と電磁結合している。プ
ラズマ回路２に誘起電圧が発生し、第２図ｃに示
すようにプラズマ電流が上昇していく。この時、
第１段コイル電流はコイルインダクタンスと抵抗
５とで決まる時定数で減少していく。次に、時刻
t₂において、直流しや断器１０をしや断すると同
時にサイリスタ１２を点弧すると、第２段コイル
電流は抵抗５及び第１段コイル１を流れ再び高電
圧を発生し、プラズマ電流は再び上昇し始める。
その後時刻t₃において切換スイツチをｂ側に切換
えて直流しや断器７を再投入し、サイリスタ電源
６を第１段コイルと再び接続して、プラズマ電流
が一定電流となるように制御し、時刻t₄において
サイリスタ電源６を制御して第１段コイル電流を
減衰させるとプラズマ電流も減衰する。

以上の回路は２段立上げの場合であるが、前述
したように立上げ段数の分だけサイリスタ電源、
直流しや断器が必要となり、プラズマ電流立上げ
段数を多くするに従つて装置もより大きなものに
なつてしまう。

本考案の目的は、サイリスタ電源、直流しや断
器を有効に用いることにより、１台のサイリスタ
電源と直流しや断器でプラズマ電流を数段動作で
立上げることができる高電圧発生回路の回路構成
を提供することにある。

本考案は、エネルギー蓄積用コイルをサイリス
タ電源と並列あるいは直列に接続し、それらのコ
イル電流をしや断する直流しや断器とスイツチで
構成した高電圧発生回路で、１台のサイリスタ電
源と直流しや断器でプラズマ電流を数段動作で立
上げることができるようにしたものである。

本考案の実施例を第３図に示す。第３図におい
て、１は第１段コイル、２はプラズマコイル３と
プラズマ抵抗４とで電気回路的に表現できるプラ
ズマ回路、５は抵抗、６はサイリスタ電源、７は
切換スイツチ、８は直流しや断器、９は第２段コ
イル、１０，１１，１３，１４はスイツチ、１２
はサイリスタスイツチである。第３図の実施例で
は、エネルギーを蓄積する第１段コイル１と抵抗
５とが第１の接続点N₁と第２の接続点N₂との間
に並列に接続される第１の回路、この第１の回路
と直列に第１の接続点N₁と第３の接続点N₃との
間に接続される第１のスイツチ１０と、第１の回
路及び第１のスイツチ１０と直列に第３の接続点
N₃と第４の接続点N₄との間に接続される直流し
や断器８と、第２の接続点N₂と第４の接続点N₄
との間に接続されるエネルギーを蓄積する第２段
コイル９と、第２の接続点N₂と第３の接続点N₃
との間に接続される第２のスイツチ１１と、直流
電源装置となるサイリスタ電源６の一方の出力端
子O₁と第２の接続点N₂との間及びサイリスタ電
源６の他方の出力端子O₂と第４の接続点N₄との
間に接続され、夫々連動して開閉する第３のスイ
ツチ７と、第１の接続点N₁と第４の接続点N₄と
の間に接続される第４のスイツチ１２と、サイリ
スタ電源６の一方の出力端子O₁と第１の接続点
N₁との間に接続される第５のスイツチ１３と、
サイリスタ電源６の他方の出力端子O₂と第２の
接続点N₂との間に接続される第６のスイツチ１
４とを具備する。第４図に機械式スイツチ８１、
コンデンサ８２、サイリスタ８３及びリアクトル
８４で構成される直流しや断器を示す。なお、機
械式スイツチの代わりにサイリスタスイツチでも
良い。第３図の動作を第５図を用いて説明する。

直流しや断器８、スイツチ７，１０を投入して
おき時刻t₀でサイリスタ電源６によつて第１段コ
イル１及び第２段コイル９を励磁し、第５図ｇ，
ｈのように所定値まで電流を励磁しておく。この
時スイツチ１１は開いておく。時刻t₁で直流しや
断器８をしや断すると同時にスイツチ１０を開く
と、第１段コイルを流れていた電流は、第１段コ
イル１−抵抗５−第１段コイル１の経路で流れ、
第１段コイル端子間に高電圧が発生し、第１段コ
イル１と電磁結合しているプラズマ回路２に電圧
が誘起され、ｉに示すようにプラズマ電流が上昇
していく。この時に第１段コイル電流は、第１段
コイル１のインダクタンスと抵抗５とで決まる時
定数で減少していく。この際にも第２段コイル９
はサイリスタ電源６によつて励磁され続けてい
る。次に時刻t₂でスイツチ１１を閉じ、さらに直
流しや断器８を再投入し、スイツチ７を開いてサ
イリスタ電源６を切離す。これにより第２段コイ
ル電流は、第２段コイル９−スイツチ１１−直流
しや断器８−第２段コイル９の経路で流れ続ける
ことによる。その後、時刻t₃で直流しや断器８を
再びしや断し、スイツチ１１を開くとともにサイ
リスタスイツチ１２を点弧すると第２段コイル電
流は第１段コイル１及び抵抗５へと流れ込んでい
く。したがつて、第１段コイル端子間に再び高電
圧が発生し、プラズマ電流は再び上昇していく。
その後時刻t₄でスイツチ１３，１４を投入してサ
イリスタ電源６を第１段コイルと接続し、このサ
イリスタ電源６を制御して第５図ｉに示すように
プラズマ電流が一定となるようにする。時刻t₅で
サイリスタ電源６を制御し第１段コイル電流を減
衰させるとプラズマ電流も減衰する。

第６図は、本考案の他の実施例を示す。第６図
において、１は第１段コイル、２はプラズマコイ
ル３とプラズマ抵抗４とで電気回路的に表現でき
るプラズマ回路、５は抵抗、６はサイリスタ電
源、７は切換スイツチ、８は直流しや断器、９は
第２段コイル、１０，１１はスイツチ、１２，１
３はサイリスタスイツチである。第３図に示す本
考案の実施例は、サイリスタ電源と第１段コイル
及び第２段コイルとが並列接続されているのに対
し、第６図に示す本実施例はサイリスタ電源と第
１段コイル及び第２段コイルが直列に接続されて
いる。第６図の動作を第７図を用いて説明する。

直流しや断器８、スイツチ１０を投入してお
き、スイツチ１１は開いている。スイツチ７をａ
側にして時刻t₀でサイリスタ電源６によつて、こ
の電源と直列に接続している第１段コイル１及び
第２段コイル９を励磁し、その電流を第７図ｆ，
ｇに示すように所定の値まで励磁しておく。時刻
t₁で直流しや断器８をしや断すると同時にスイツ
チ１０を開き、スイツチ１１を閉じる。このしや
断によつて、第１段コイル電流は第１段コイル１
−抵抗５−第１段コイル１の経路で流れるために
第１段コイル端子間に高電圧が発生する。この高
電圧により第１段コイル１と電磁結合しているプ
ラズマ回路２に電圧が誘起され、第７図ｈに示す
ようにプラズマ電流は上昇していく。この時第１
段コイル電流は、第１段コイル１のインダクタン
スと抵抗５の時定数で減少する。一方、第２段コ
イル電流は第４図に示す直流しや断器８の転流回
路（コンデンサ８２、サイリスタ８３、リアクト
ル８４で構成される）及びスイツチ１１を通つて
サイリスタ電源６によつて流し続けられる。した
がつて、転流回路のサイリスタがオフする前の時
刻t₂で直流しや断器８を再投入すると再び第２段
コイル電流は直流しや断器８を通つて流れ続ける
ことになる。次に、時刻t₃で直流しや断器８をし
や断し、これと同時にスイツチ１１を開きサイリ
スタ１２，１３を点弧する。これによつて、第２
段コイル電流は第６図の矢印の経路で電流が流れ
ることになり、第２段コイル電流は第１段コイル
１及び抵抗５へと流れ込む。したがつて、第１段
コイル端子間に再び高電圧が発生し、プラズマ電
流は再び上昇していく。その後、時刻t₄で切換ス
イツチ７をｂ側に切換えて、サイリスタ電源６を
第１段コイル１と接続し、このサイリスタ電源６
を制御することにより第７図ｈに示すようにプラ
ズマ電流が一定となるようにする。時刻t₅でサイ
リスタ電源６を制御し第１段コイル電流を減衰さ
せるとプラズマ電流も減衰する。

第８図に本考案の他の実施例を示す。第８図に
おいて、第３，６図と比較して大きく異なるのは
エネルギー蓄積用のコイルが多くなつていること
である。第８図の動作を第９図を用いて説明す
る。

直流しや断器８、スイツチ１０，１１を投入
し、スイツチ１２は開いておく。切換スイツチ７
をａ側にしてサイリスタ電源６で各コイル１，
９，１３を励磁し、第９図ｈ，ｉ，ｊに示すよう
に所定値まで励磁しておく。時刻t₁で直流しや断
器８をしや断すると同時にスイツチ１０を開く。
これにより第１段コイル電流は抵抗５へと流れ、
第１段コイル端子間に高電圧が発生し、第１段コ
イルと電磁結合しているプラズマ回路に電圧が誘
起されプラズマ電流が上昇する。この際、第２，
３段コイルはサイリスタ電源６によつて直流しや
断器の転流回路を通つて励磁され続ける。転流回
路のサイリスタがオフする前に時刻t₂で再び直流
しや断器８を投入する。次いで時刻t₃で再び直流
しや断器８をしや断すると同時にスイツチ１１を
開き、サイリスタ１４を点弧する。さらにスイツ
チ１２を閉じる。これによつて、第２段コイル９
を流れていた電流は第１段コイル１及び抵抗５へ
と流れ込み再び第１段コイル端子間に高電圧が発
生し、プラズマ電流も２段目の上昇を始める。こ
の際第３段コイル１３の電流は今度はスイツチ１
２を通つて流れ続けている。時刻t₄で直流しや断
器８を投入した後、時刻t₅でまた直流しや断器８
をしや断すると同時にサイリスタ１５，１６を点
弧すると第３段コイル１３を流れていた電流はサ
イリスタ１５，１６を通つて第１段コイル１と抵
抗５へと流れ込んでいき、また第１段コイル端子
間に高電圧が発生する。したがつて、プラズマ電
流も３段目の上昇を始める。その後、時刻t₆で切
換スイツチ７をｂ側にして、サイリスタ電源６を
制御しプラズマ電流が一定となるようにする。時
刻t₇でサイリスタ電源６を制御し、第１段コイル
電流を減衰させるとプラズマ電流も減衰する。

以上の本考案によれば、１台の直流電源装置
（サイリスタ電源）と直流しや断器とを有効に用
いることによりプラズマ電流の数段動作の立上げ
が実現できるために、装置の小型化が可能である
効果がある。さらにコストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の実施例を示す回路図、第２
図は第１図の動作原理説明図、第３図は本考案の
実施例を示す回路図、第４図は第３図の直流しや
断器を示す回路図、第５図は第３図の動作説明
図、第６図は本考案の他の実施例回路図、第７図
は第６図の動作説明図、第８図は本考案の他の実
施例を示す図、第９図は第８図の動作説明図であ
る。 １……第１段コイル、２……プラズマ回路、３
……プラズマコイル、４……プラズマ抵抗、５…
…抵抗、６……サイリスタ電源、７……スイツ
チ、８……直流しや断器、９……第２段コイル、
１０……スイツチ、１１……スイツチ、１２……
サイリスタスイツチ、１３……スイツチ、１４…
…スイツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エネルギーを蓄積する第１段コイルと抵抗とが
   第１の接続点と第２の接続点との間に並列に接続
   される第１の回路、 上記第１の回路と直列に上記第１の接続点と第
   ３の接続点との間に接続される第１のスイツチ、 上記第１の回路及び上記第１のスイツチと直列
   に上記第３の接続点と第４の接続点との間に接続
   される直流しや断器、 上記第２の接続点と上記第４の接続点との間に
   接続されるエネルギーを蓄積する第２段コイル、 上記第２の接続点と上記第３の接続点との間に
   接続される第２のスイツチ、 直流電源装置の一方の出力端子と上記第２の接
   続点との間及び上記直流電源装置の他方の出力端
   子と上記第４の接続点との間に接続され、夫々連
   動して開閉する第３のスイツチ、 上記第１の接続点と上記第４の接続点との間に
   接続される第４のスイツチ、 上記直流電源装置の一方の出力端子と上記第１
   の接続点との間に接続される第５のスイツチ、 上記直流電源装置の他方の出力端子と上記第２
   の接続点との間に接続される第６のスイツチを具
   備することを特徴とする高電圧発生回路。