JP2531591B2 - Power supply - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シンクロトロン等の加速器の高インダク
タンス電磁石に用いる電源装置に関し、特に三角波或い
は台形波電磁石電流の電力供給時におけるリプルを極小
に抑え、また、一供給サイクルを短縮することができる
電源装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device used for a high inductance electromagnet of an accelerator such as a synchrotron, and particularly suppresses ripple when supplying electric power of a triangular wave or trapezoidal wave electromagnet current. The present invention also relates to a power supply device capable of shortening one supply cycle.
（従来の技術） シンクロトロン等の加速器の電磁石は、一般にインダ
クタンスが大きく、これに使用する電源装置としては、
従来、第５図に示すものが知られている。(Prior Art) An electromagnet of an accelerator such as a synchrotron generally has a large inductance, and as a power supply device used for this,
Conventionally, the one shown in FIG. 5 is known.
同図において１は交流電源であり、この交流電源１に
は、サイリスタブリッジにより構成された三相の交流−
直流電力変換器（以下、「交／直電力変換器」という）
２と電圧平滑用のリアクトル3aとからなる電源装置が接
続されている。そして、この電源装置には抵抗分4aとイ
ンダクタンス分4bとからなる電磁石４が接続されてい
る。In the figure, reference numeral 1 is an AC power supply, and this AC power supply 1 has a three-phase AC power source composed of a thyristor bridge.
DC power converter (hereinafter referred to as "AC / direct power converter")
2 and a voltage smoothing reactor 3a are connected to the power supply device. An electromagnet 4 including a resistance component 4a and an inductance component 4b is connected to this power supply device.
上記構成の電源装置の動作を簡単に説明する。 The operation of the power supply device having the above configuration will be briefly described.
交／直電力変換器２はその構成素子であるサイリスタ
の点弧角αの制御により、交流電源１から入力される交
流電圧を正又は負の直流電圧に連続的に変換し、電力の
供給、回生を行うことができる。このときの理想的な電
磁石電流の波形及び交／直流電力変換器２の出力電圧の
波形を第６図に示す。The AC / DC power converter 2 continuously converts the AC voltage input from the AC power supply 1 into a positive or negative DC voltage by controlling the firing angle α of the thyristor which is its constituent element, and supplies power. Can regenerate. The ideal waveform of the electromagnet current and the waveform of the output voltage of the AC / DC power converter 2 at this time are shown in FIG.
ところで、例えばシンクロトロンにおいて要求される
電磁石電流は、三角波或いは台形波（第６図では三角
波）である。従って、電磁石４の両端（Ｐ−Ｎ）に印加
される電圧Vmは、電磁石電流の立上げ時には、 で表される。但し、imは電磁石電流であり、Lmはインダ
クタンス分4bの値、Rmは抵抗分4aの値を示している。こ
の場合にはVmは正極性（第５図中Ｎを基準とする）とな
っており、交／直電力変換器２は順変換動作を行って前
記サイリスタの点弧角αは90゜以下で運転される。By the way, the electromagnet current required in, for example, a synchrotron is a triangular wave or a trapezoidal wave (a triangular wave in FIG. 6). Therefore, the voltage V m applied to both ends (PN) of the electromagnet 4 is It is represented by. However, i m is the electromagnet current, L m is the value of the inductance component 4b, and R m is the value of the resistance component 4a. In this case, V m has a positive polarity (based on N in FIG. 5), and the AC / DC power converter 2 performs a forward conversion operation so that the firing angle α of the thyristor is 90 ° or less. Be driven in.
一方、電磁石電流の立下げ時には、電圧Vmは、 で表される。この場合には、Vmは逆極性となり交／直電
力変換器２は逆変換動作を行うので、サイリスタの制御
角αを90゜以上遅らすように運転される。On the other hand, when the electromagnet current falls, the voltage V m becomes It is represented by. In this case, V m has a reverse polarity and the AC / DC power converter 2 performs a reverse conversion operation, so that the control angle α of the thyristor is delayed by 90 ° or more.
このように、交／直電力変換器２はサイリスタの点弧
角αを制御することにより、電磁石４に三角電流による
電力の供給、或いは電力の回生を行うことができる。In this way, the AC / DC power converter 2 can supply the electric power to the electromagnet 4 by the triangular current or regenerate the electric power by controlling the firing angle α of the thyristor.
なお、リアクトル3aはサイリスタの点弧角制御の際に
発生する電圧リップルを平滑化し、電磁石４に対しリッ
プルの少ない電流を供給するために設けられている。The reactor 3a is provided in order to smooth the voltage ripple generated at the time of controlling the firing angle of the thyristor and supply the electromagnet 4 with a current with a small ripple.
（発明が解決しようとする課題） ところが、従来の上記電源装置では以下の問題があ
る。(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional power supply device described above has the following problems.
（１）シンクロトロン等の電源装置では、電磁石電流の
立上げ時及びフラットトップ運転中において、電磁石電
流の設定値に対して高精度の制御を行うことが必要であ
る。例えば、電磁石電流の立上げ時には、その最大値の
数％〜100％の範囲内で電磁石電流設定値に対して±10
-3オーダの精度が要求される。この精度が低下すると、
例えば、シンクロトロンへの荷電粒子の入射が不可能と
なる等の不都合が生ずる。一般に加速器の電磁石電流の
精度を決定する要因として、電源装置を構成する交／直
電力変換器の出力リップル電圧や交／直電力変換器の制
御回路の電流基準iref（図示せず）への追従性があげら
れる。このうち出力リップル電圧について以下に説明す
る。(1) In a power supply device such as a synchrotron, it is necessary to control the set value of the electromagnet current with high accuracy during startup of the electromagnet current and during flat top operation. For example, when starting up the electromagnet current, within ± 10% of the maximum value to ± 10% of the electromagnet current setting value.
-Precision on the order of -3 is required. If this accuracy decreases,
For example, there arises such a disadvantage that charged particles cannot enter the synchrotron. Generally, as factors that determine the accuracy of the electromagnet current of the accelerator, the output ripple voltage of the AC / DC power converter that constitutes the power supply device and the current reference i ref (not shown) of the control circuit of the AC / DC power converter Followability is improved. Of these, the output ripple voltage will be described below.
例えば、第５図において、電源装置の出力側（リアク
トル3aの電磁石４側）には点弧角αに応じた電圧リップ
ルΔＶが直流電圧Ｖに重畳されて表れる。For example, in FIG. 5, on the output side of the power supply device (on the electromagnet 4 side of the reactor 3a), a voltage ripple ΔV corresponding to the firing angle α appears superimposed on the DC voltage V.
いま、電磁石４のインダクタンス分4bの値をLm、抵抗
分4aの値をRm、およびリップル周波数をfrとすると、一
般的には、 ２πfr・Lm≫Rm とすることができる。したがって、上記電圧リップルΔ
Ｖにより発生する電磁石電流のリップルΔimは、 Δim≒ΔV/（２πｒ・Lm） で表される。If the value of the inductance component 4b of the electromagnet 4 is L m , the value of the resistance component 4a is R m , and the ripple frequency is fr, then 2πfr · L m >> R m can be generally established. Therefore, the voltage ripple Δ
The ripple Δi m of the electromagnet current generated by V is represented by Δi m ≈ΔV / (2πr · L m ).
上式からわかるように、電圧リップルに対しては電磁
石４に印加されるΔＶの値を小さくすること及びリップ
ル電流を小さくして高精度の電磁石電流を得ることがで
きる。As can be seen from the above equation, for the voltage ripple, the value of ΔV applied to the electromagnet 4 can be reduced and the ripple current can be reduced to obtain a highly accurate electromagnet current.
そこで、従来から、電力変換器の相数を増やすことで
リップル周波数frを高くし、電磁石電流に発生するリッ
プル電流Δimをある程度小さくすることも考えられてい
る。ところが、このような手段を講じても、なおΔimの
値を精度上無視できる値とすることができない。それゆ
え、更にリップル電流Δimを小さくして電流精度上無視
できるようにするためには、交／直電力変換器２の出力
側に電流平滑を目的とするフィルタ部を設ける必要があ
る。Therefore, it has been conventionally considered to increase the ripple frequency fr by increasing the number of phases of the power converter and reduce the ripple current Δi m generated in the electromagnet current to some extent. However, even if taken such measures still can not be set to a value a value negligible on the accuracy of .DELTA.i m. Therefore, in order to further reduce the ripple current Δi m so that it can be ignored in terms of current accuracy, it is necessary to provide a filter section for current smoothing on the output side of the AC / DC power converter 2.
しかし、交／直電力変換器２の出力側に例えばフィル
タコンデンサを設けた場合、電力変換器の逆変換動作に
対応する極性切換え器若しくは上記交／直電力変換器２
と切り離して使用する別個の回生用電力変換器が必要と
なり、電源装置が大型化してそのコストが高くなるとい
う不都合がある。However, when, for example, a filter capacitor is provided on the output side of the AC / DC power converter 2, the polarity switcher corresponding to the reverse conversion operation of the power converter or the AC / DC power converter 2 is provided.
A separate regenerative power converter is required to be used separately from the power supply device, which is disadvantageous in that the power supply device becomes large and the cost thereof increases.
（２）更に、電磁石のインダクタンスがより大きい場合
においては、電磁石電流が完全に立ち下がり、零となる
まで次の供給サイクルに移行できないので、短サイクル
での加速器の運転ができないという不都合がある。(2) Furthermore, when the inductance of the electromagnet is larger, there is a disadvantage that the accelerator cannot be operated in a short cycle because the electromagnet current completely falls and cannot move to the next supply cycle until it becomes zero.
本発明は上記各問題点を解決するためになされたもの
であって、小型かつ低価格であり、かつ、リップルのな
い電磁石電流を供給できると共に、電磁石のインダクタ
ンスがより大きくても次の給電サイクルに速やかに移行
することができる加速器の電源装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, is small and low-priced, and can supply an electromagnet current without ripples, and even if the inductance of the electromagnet is larger, the next power feeding cycle It is an object of the present invention to provide an accelerator power supply device that can be rapidly shifted to
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、第１の発明は、出力側に電
圧平滑用リアクトルとコンデンサとを有するフィルタを
有し、交流−直流電力変換器により一給電サイクル中に
順・逆変換動作を行って加速器用電磁石に直流電力を供
給する電源装置であって、前記コンデンサに直列に接続
され、かつ前記交流−直流電力変換器の順変換動作開始
時に前記コンデンサの充電を開始するべくオンし、前記
交流−直流電力変換器のの逆変換時においてはオフ状態
となる両極性スイッチと、前記電磁石に直列に接続さ
れ、前記コンデンサが所定値まで充電された後に前記電
磁石に電力を供給するべくオンし、次の給電サイクル開
始までにオフ状態となる片極性スイッチとを備えたこと
を特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the first invention has a filter having a voltage smoothing reactor and a capacitor on the output side, and during one power supply cycle by an AC-DC power converter. A power supply device for supplying direct current power to an electromagnet for an accelerator by performing a forward / backward conversion operation on an AC magnet, which is connected in series to the capacitor and charges the capacitor at the start of the forward conversion operation of the AC-DC power converter. Is turned on to start, and a bipolar switch which is turned off at the time of reverse conversion of the AC-DC power converter, and the electromagnet, which is connected in series to the electromagnet and after the capacitor is charged to a predetermined value. And a unipolar switch that is turned on to supply electric power to the device and is turned off by the start of the next power supply cycle.
なお、上記電源装置においては電磁石電流の次の給電
サイクルの開始までに初期充電を完了することが必須で
あり、次の給電サイクルの開始までに出力電流を完全に
零まで低下させて立下げ期間が完了してから初期充電を
行うことが必要とされる。従って、例えば高インダクタ
ンスで放電時定数が大きい電磁石の場合には電磁石電流
の立下げ自体に時間を要するので、その後の初期充電期
間を十分に確保することが難しくなり、シンクロトロン
等の加速器の電源には適用できない場合も生じうる。こ
のような場合、前記コンデンサの充電をより早く行う必
要がある。In the above power supply device, it is essential to complete the initial charging by the start of the next power feeding cycle of the electromagnet current, and the output current is completely reduced to zero by the start of the next power feeding cycle and the fall period. It is necessary to perform the initial charge after the completion of the above. Therefore, for example, in the case of an electromagnet having a high inductance and a large discharge time constant, it takes time to fall the electromagnet current itself, so that it becomes difficult to secure a sufficient initial charging period thereafter, and the power supply of an accelerator such as a synchrotron is required. There may be cases where it is not applicable to. In such a case, it is necessary to charge the capacitor earlier.
そこで、この高速充電を実現するべく、第２の発明で
は、前記コンデンサに並列に接続され、前記交流−直流
電力変換器の逆変換動作中に前記コンデンサの初期充電
を開始し、前記交流−直流電力変換器の順変換開始時ま
でに所定値まで前記コンデンサの充電を終了させる初期
充電用電源と、前記コンデンサに直列に接続され、前記
交流−直流電力変換器の順変換動作開始時にオンし、前
記交流−直流電力変換器の逆変換時においてはオフ状態
となる両極性スイッチとを備えたことを特徴とする。Therefore, in order to realize this high-speed charging, in the second invention, the capacitor is connected in parallel and the initial charging of the capacitor is started during the reverse conversion operation of the AC-DC power converter. An initial charging power supply that terminates charging of the capacitor to a predetermined value by the time of starting the forward conversion of the power converter, and is connected in series to the capacitor, and is turned on at the start of the forward conversion operation of the AC-DC power converter, And a bipolar switch which is turned off during reverse conversion of the AC-DC power converter.
（作用） 第１の発明においては、まず、電磁石電流を立ち上げ
る以前に、初期充電用コンデンサに接続した両極性ステ
ップがオンとなる。このとき、交／直電力変換器はその
出力端子に正電圧が表れるように制御され、前記コンデ
ンサは電磁石の負荷特性に応じた所望の電圧値まで充電
される。このときは、片極正スイッチはオフとしてある
ので電磁石には電流は流れない。(Operation) In the first invention, first, the bipolar step connected to the initial charging capacitor is turned on before the electromagnet current is raised. At this time, the AC / DC power converter is controlled so that a positive voltage appears at its output terminal, and the capacitor is charged to a desired voltage value according to the load characteristics of the electromagnet. At this time, since the one-pole positive switch is off, no current flows in the electromagnet.
次に、フィルタと電磁石との間に設けられた片極正ス
イッチがオンし、電磁石電流の立上げが開始される。こ
のとき、電磁石には前記コンデンサの端子電圧及び電圧
平滑用リアクトルを介して出力される交／直電力変換器
の電圧（両電圧値は等しい）が印加される。そして、電
磁石電流はリップルなく直線的に立ち上がり、電磁石に
供給される。Next, the one-pole positive switch provided between the filter and the electromagnet is turned on, and the rise of the electromagnet current is started. At this time, the terminal voltage of the capacitor and the voltage of the AC / DC power converter output via the voltage smoothing reactor (both voltage values are equal) are applied to the electromagnet. Then, the electromagnet current rises linearly without ripple and is supplied to the electromagnet.
次いで、電磁石電流が所定の最大値に達すると、電磁
石電流の立下げに移行する。このとき、前記両極性スイ
ッチがオフし、前記コンデンサは電磁石及び交／直電力
変換器から切り離される。そして、交／直電力変換器は
その出力端子に負電圧が表れるように制御され、電磁石
に蓄積されたエネルギーは電源側に回生される。Next, when the electromagnet current reaches a predetermined maximum value, the electromagnet current starts to fall. At this time, the bipolar switch is turned off, and the capacitor is disconnected from the electromagnet and the AC / DC power converter. Then, the AC / DC power converter is controlled so that a negative voltage appears at its output terminal, and the energy accumulated in the electromagnet is regenerated to the power supply side.
第２の発明においては、電磁石電流の立下げ中に初期
充電用電源によってコンデンサの充電が開始される。そ
して、コンデンサは電磁石の負荷特性に応じた所望の電
圧値まで充電される。In the second aspect of the invention, the charging of the capacitor is started by the initial charging power source during the fall of the electromagnet current. Then, the capacitor is charged to a desired voltage value according to the load characteristics of the electromagnet.
次に、交／直電力変換器が動作し、電磁石電流の立上
げが開始される。そして、電磁石には前記コンデンサの
端子電圧及び電圧平滑用リアクトルを介して出力される
交／直電力変換器の正の電圧が印加される。この電圧印
加により電磁石電流はリップルなく直線的に立ち上がっ
て電磁石に供給される。Next, the AC / DC power converter operates and the rise of the electromagnet current is started. Then, the terminal voltage of the capacitor and the positive voltage of the AC / DC power converter output via the voltage smoothing reactor are applied to the electromagnet. By applying this voltage, the electromagnet current rises linearly without ripple and is supplied to the electromagnet.
次いで、電磁石電流が所定の最大値に達すると、電磁
石電流の立下げに移行する。そして、前記両極性スイッ
チがオフし、前記コンデンサは電磁石及び交／直電力変
換器から切り離される。このとき、交／直電力変換器は
その出力端子に負の電圧が生じるように制御され、これ
と共に電磁石に蓄積されたエネルギーは電源側に回生さ
れる。Next, when the electromagnet current reaches a predetermined maximum value, the electromagnet current starts to fall. Then, the bipolar switch is turned off, and the capacitor is disconnected from the electromagnet and the AC / DC power converter. At this time, the AC / DC power converter is controlled so that a negative voltage is generated at its output terminal, and the energy stored in the electromagnet is regenerated to the power supply side.
この回生動作が行われている間に、初期充電用電源が
前記コンデンサの充電を開始し、次の給電サイクルにお
ける電磁石電流の立上げに備える。以下、上記と同様の
動作が繰り返され、時定数が大きい高インダクタンス電
磁石への短サイクルでの直流電力の供給が行われる。While this regenerative operation is being performed, the initial charging power supply starts charging the capacitor, and prepares for the rise of the electromagnet current in the next power feeding cycle. Thereafter, the same operation as described above is repeated, and the DC power is supplied to the high inductance electromagnet having a large time constant in a short cycle.
（実施例） 以下、図に沿って第１及び第２の発明の各実施例を説
明する。まず、第１図は第１の発明の一実施例を示す構
成図である。(Embodiment) Each embodiment of the first and second inventions will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the first invention.
同図における電源装置６は、交／直電力変換器２とそ
の出力側に設けられたフィルタ３と、片極性スイッチと
しての起動用サイリスタスイッチ５とからなり、フィル
タ３はリアクトル3a、コンデンサ3b、両極性スイッチ3c
及び逆電圧印加防止用ダイオード3dにより構成されてい
る。そして、交／直変換器２の入力側には交流電源１が
接続され、フィルタ３の出力側には起動用サイリスタス
イッチ５を介して負荷である電磁石４が接続されてい
る。The power supply device 6 in the figure comprises an AC / DC power converter 2, a filter 3 provided on the output side thereof, and a starting thyristor switch 5 as a unipolar switch. The filter 3 includes a reactor 3a, a capacitor 3b, Bipolar switch 3c
And a reverse voltage application preventing diode 3d. An AC power supply 1 is connected to the input side of the AC / DC converter 2, and an electromagnet 4 as a load is connected to the output side of the filter 3 via a starting thyristor switch 5.
リアクトル3aとコンデンサ3b間の両極性スイッチ3c
は、自己消弧可能な逆阻止形のスイッチ、例えばGTOサ
イリスタ、SIサイリスタ等であり、同図ではGTOサイリ
スタにて示してある。この両極性スイッチ3cはコンデン
サ3bへの初期充電を行い、電磁石電流の立上げ時（順変
換動作時）にオンして電磁石電流の立上がりの電流精度
を得るために放電を行うと共に、電流立下げ時（逆変換
動作時）にオフして前記コンデンサ3bを回路から切り離
す働きを持つ。Bipolar switch 3c between reactor 3a and capacitor 3b
Is a reverse-blocking switch capable of self-extinguishing, such as a GTO thyristor or SI thyristor, which is shown as a GTO thyristor in the figure. This bipolar switch 3c performs initial charging of the capacitor 3b, turns on when the electromagnet current rises (during forward conversion operation), discharges to obtain the current accuracy of the rise of the electromagnet current, and lowers the current. At the time of (reverse conversion operation), it is turned off to disconnect the capacitor 3b from the circuit.
また、電源装置６と電磁石４間の起動用サイリスタス
イッチ５は、初期充電時にオフし、該コンデンサ3bに初
期充電する際の電磁石側への放電を阻止する機能を持っ
ている。Further, the starting thyristor switch 5 between the power supply device 6 and the electromagnet 4 has a function of being turned off at the time of initial charging and preventing discharge to the electromagnet side when initially charging the capacitor 3b.
以下、上記電源装置の一給電サイクルの動作を第２図
により説明する。The operation of one power supply cycle of the power supply device will be described below with reference to FIG.
時刻t1において交／直電力変換器２が順変換動作を始
めると同時に両極性スイッチ3cがオンし、コンデンサ3b
が第１図の図示極性に初期充電される。このとき起動用
サイリスタスイッチ５はオフしており、電磁石４には給
電されていない。そして、時刻t2のスタート信号で起動
用サイリスタスイッチ５がオンし、電磁石４に電力が供
給される。At time t 1 , the AC / DC power converter 2 starts the forward conversion operation, and at the same time, the bipolar switch 3c is turned on and the capacitor 3b is turned on.
Is initially charged to the polarity shown in FIG. At this time, the starting thyristor switch 5 is off, and the electromagnet 4 is not supplied with power. Then, the start signal at time t 2 turns on the start-up thyristor switch 5, and electric power is supplied to the electromagnet 4.
ところで、電磁石４の端子間電圧は、電磁石４の抵抗
分4aによる電圧降下を無視すると、 であり、インダクタンス分4b（その値はLm）は電磁石電
流imの関数となっている。従って、交／直電力変換器２
は上記逆電圧に応じた電圧を電磁石４に印加しなければ
ならない。電磁石電流の立上げ時付近ではLmは定数とす
ることができるため、上記逆起電力は一定値となり、交
／直電力変換器２は該逆起電力に応じた電流制御を行
う。この後、インダクタンス分4bが飽和してくると、Lm
の値が小さくなり、上記逆起電力の値は減少する。この
ときには、交／直電力変換器２は上記逆起電力の減少に
応じた制御を行う。By the way, when the voltage drop due to the resistance component 4a of the electromagnet 4 is ignored, the inter-terminal voltage of the electromagnet 4 is And the inductance component 4b (its value is L m ) is a function of the electromagnet current i m . Therefore, the AC / DC power converter 2
Must apply a voltage corresponding to the reverse voltage to the electromagnet 4. Since L m can be a constant near the start-up of the electromagnet current, the counter electromotive force has a constant value, and the AC / DC power converter 2 performs current control according to the counter electromotive force. After this, when the inductance component 4b becomes saturated, L m
Becomes smaller, and the value of the counter electromotive force decreases. At this time, the AC / DC power converter 2 performs control according to the decrease in the counter electromotive force.
そして、電磁石４に流入する電流が時刻t3においてほ
ぼ最大値にまで立ち上がり、その後、時刻t4で両極性ス
イッチ3cをオフすると共に、交／直電力変換器２は逆変
換動作に移行するように制御される。Then, the current flowing into the electromagnet 4 rises to almost the maximum value at the time t 3 , and then the bipolar switch 3c is turned off at the time t 4 , and the AC / DC power converter 2 shifts to the reverse conversion operation. Controlled by.
この後、電磁石４のコイルに蓄積されたエネルギーが
電源装置６を介して交流電源１側に回生され、再び、時
刻t1に対応する時刻t1′に戻り、上記と同様の動作が繰
り返される。After this, the energy stored in the coil of the electromagnet 4 through a power supply 6 is regenerated to the AC power source 1 side, again, back to the time t 1 'corresponding to the time t 1, the same operation as described above is repeated .
なお、コンデンサ3bには正極性の電圧のみが印加され
るため、コンデンサ3bとしては電解コンデンサのような
片極性のものを用いてよいが、第１図に示すように、こ
の場合にはコンデンサ3bの両端に保護用の逆電圧印加防
止用ダイオード3dを設けるとなお安全である。Since only a positive voltage is applied to the capacitor 3b, a unipolar one such as an electrolytic capacitor may be used as the capacitor 3b. However, as shown in FIG. It is still safe to provide a reverse voltage application preventing diode 3d for protection at both ends of the.
次に、第３図は第２の発明の一実施例を示す構成図で
ある。Next, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the second invention.
同図に示す電源装置８においては、第１の発明におい
て示したフィルタ３と電磁石４との間の起動用サイリス
タスイッチ５（第１図参照）は設けられていない。ま
た、コンデンサ3bには並列に初期充電用電源が設けられ
ている。本実施例では初期充電用電源は電力変換器７で
あり、その交流側は交流電源１に接続してある。なお、
他の構成は第１図と同一である。In the power supply device 8 shown in the figure, the starting thyristor switch 5 (see FIG. 1) between the filter 3 and the electromagnet 4 shown in the first invention is not provided. An initial charging power source is provided in parallel with the capacitor 3b. In this embodiment, the power supply for initial charging is the power converter 7, and its AC side is connected to the AC power supply 1. In addition,
Other configurations are the same as those in FIG.
以下、上記電源装置８の一給電サイクルの動作を第４
図により説明する。The operation of one power supply cycle of the power supply device 8 will be described below in the fourth section.
It will be described with reference to the drawings.
時刻t1において、両極性スイッチ3cがオフしており、
初期充電用の電力変換器７は初期充電を開始し、コンデ
ンサ3bが第３図の図示極性に初期充電される。At time t 1 , the bipolar switch 3c is off,
The power converter 7 for initial charging starts initial charging, and the capacitor 3b is initially charged to the polarity shown in FIG.
ところで、電磁石のインダクタンスがより高いときに
は、例えば電磁石電流の波形が第２図において点線で示
す特性となる。この場合には、第１の発明では、両極性
スイッチ3cの同図に示すオンタイミングを同図の時刻t5
以降に遅らせる必要がある。第２の発明は、このような
場合に電磁石電流がゼロとなる前に予めコンデンサ3bの
初期充電を行うものである。従って、初期充電用の電力
変換器７による充電開始時点は、電磁石電流がゼロとな
る前であり、交／直電力変換器２は逆変換動作を行って
いる。By the way, when the inductance of the electromagnet is higher, for example, the waveform of the electromagnet current has the characteristic shown by the dotted line in FIG. In this case, in the first invention, the time t of the figure on-timing shown in FIG bipolar switch 3c 5
It needs to be delayed. The second invention is to perform the initial charging of the capacitor 3b in advance before the electromagnet current becomes zero in such a case. Therefore, the charging start time by the power converter 7 for initial charging is before the electromagnet current becomes zero, and the AC / DC power converter 2 is performing the reverse conversion operation.
時刻t1の後、時刻t2のスタート信号で交／直電力変換
器２が動作すると共に両極性スイッチ3cがオンし、電磁
石４に電力が供給される。また、これと同時に初期充電
用の電力変換器７はオフ（シフト）状態に移行する。After the time t 1 , the AC / DC power converter 2 is operated by the start signal at the time t 2 , the bipolar switch 3c is turned on, and power is supplied to the electromagnet 4. At the same time, the power converter 7 for initial charging shifts to the off (shift) state.
そして、第１の発明と同時に、電磁石４に流入する電
流は時刻t3においてほぼ最大値にまで立ち上がる。この
後、時刻t4で両極性スイッチ3cがオフされ、交／直電力
変換器２は逆変換動作に移行する。これ以後、インダク
タンス分4bのエネルギーが電源側に回生される。そし
て、この電流回生期間に次の給電サイクルでの立上げに
備えて初期充電用の電力変換器７を再び動作させ（時刻
t1′）、コンデンサ3bを前回と同様の値まで初期充電
し、次のサイクルでの運転が開始されることになる。こ
のような動作を繰り返すことにより、電源装置８を短サ
イクルで運転することが可能になる。Then, at the same time as the first invention, the current flowing into the electromagnet 4 rises to almost the maximum value at time t 3 . After this, at time t 4 , the bipolar switch 3c is turned off, and the AC / DC power converter 2 shifts to the reverse conversion operation. After that, the energy of the inductance component 4b is regenerated to the power supply side. Then, during this current regeneration period, the power converter 7 for initial charging is operated again in preparation for startup in the next power feeding cycle (time
t 1 ′), the capacitor 3b is initially charged to the same value as the previous time, and the operation in the next cycle is started. By repeating such an operation, the power supply device 8 can be operated in a short cycle.
（発明の効果） 第１の発明によれば、直流フィルタとして機能する初
期充電用のコンデンサに両極性スイッチを接続し、電磁
石電流の立下げ時に該スイッチをオフすることにしたの
で、上記コンデンサに逆電圧が加わることなく交／直電
力変換器に電力の回生の役目を負わせることが可能とな
った。従って、コンデンサは片極性タイプの小形のもの
でよく、更に、別の回生用電力変換器を用いなくても済
むため電源装置全体を小形化することができる。(Effect of the Invention) According to the first invention, since the bipolar switch is connected to the capacitor for initial charging that functions as a DC filter and the switch is turned off when the electromagnet current falls, It has become possible to make the AC / DC power converter play a role of regenerating electric power without applying a reverse voltage. Therefore, the capacitor may be a small-sized one-polar type capacitor, and since it is not necessary to use another regenerative power converter, the entire power supply device can be downsized.
また、従来では、コンデンサ電圧を常に完全に放電さ
せていたが、第１の発明では、該電圧をある一定レベル
に保持できるので、電磁石電流のサイクル期間を短縮し
た高速の繰返し運転が可能となり、再現性、信頼性の高
い電源装置を提供することができる。Further, in the past, the capacitor voltage was always completely discharged, but in the first invention, since the voltage can be held at a certain constant level, high-speed repetitive operation in which the cycle period of the electromagnet current is shortened becomes possible, A power supply device with high reproducibility and reliability can be provided.
更に、第２の発明によれば、フィルタコンデンサに初
期充電用の電源を別個に接続したので、コンデンサ電圧
を電流立下げ期間中（回生期間中）に必要な初期レベル
まで充電できることから、回生電圧を高くすることなく
サイクル期間を短縮してより高速の繰返し運転が可能に
なる等の効果がある。Furthermore, according to the second aspect of the invention, since the power supply for initial charging is separately connected to the filter capacitor, the capacitor voltage can be charged to the required initial level during the current falling period (during the regeneration period). There is an effect that the cycle period can be shortened without raising the value and higher speed repetitive operation can be performed.
第１図は第１の発明の一実施例を示す電源装置の回路
図、第２図は第１図の実施例における各部の電圧・電流
等を示す波形図、第３図は第２の発明の一実施例を示す
電源装置の回路図、第４図は第３図の実施例における各
部の電圧・電流等を示す波形図、第５図は従来の電源装
置を示す回路図、第６図は第５図の交／直電力変換器の
出力電圧及び電磁石電流を示す波形図である。 １……交流電源、２……交／直電力変換器、３……フィ
ルタ、3a……リアクトル、3b……コンデンサ、3c……両
極性スイッチ、3d……逆電圧印加防止用ダイオード、４
……電磁石、4a……抵抗分、4b……インダクタンス分、
５……起動用サイリスタスイッチ、6,8……電源装置、
７……初期充電用の電力変換器FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device showing an embodiment of the first invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing voltages and currents of respective parts in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is a second invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a waveform diagram showing voltages and currents of respective parts in the embodiment of FIG. 3, and FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional power supply device. 6 is a waveform diagram showing an output voltage and an electromagnet current of the AC / DC power converter of FIG. 1 ... AC power source, 2 ... AC / DC converter, 3 ... Filter, 3a ... Reactor, 3b ... Capacitor, 3c ... Bipolar switch, 3d ... Reverse voltage impressing diode, 4
...... Electromagnet, 4a ...... Resistance, 4b ...... Inductance,
5 …… Starting thyristor switch, 6,8 …… Power supply,
7 ... Power converter for initial charging
Claims (2)
サとを有するフィルタを有し、交流−直流電力変換器に
より一給電サイクル中に順・逆変換動作を行って加速器
用電磁石に直流電力を供給する電源装置であって、 前記コンデンサに直列に接続され、かつ前記交流−直流
電力変換器の順変換動作開始時に前記コンデンサの充電
を開始するべくオンし、前記交流−直流電力変換器の逆
変換時においてはオフ状態となる両極性スイッチと、 前記電磁石に直列に接続され、前記コンデンサが所定値
まで充電された後に前記電磁石に電力を供給するべくオ
ンし、次の給電サイクル開始までにオフ状態となる片極
性スイッチと、 を備えたことを特徴とする電源装置。1. An output side includes a filter having a voltage smoothing reactor and a capacitor, and an AC-DC power converter performs a forward / backward conversion operation during one power supply cycle to supply DC power to an accelerator electromagnet. Which is connected to the capacitor in series and is turned on to start charging of the capacitor at the start of the forward conversion operation of the AC-DC power converter, and the reverse conversion of the AC-DC power converter. A bipolar switch that is turned off at times, and is connected in series to the electromagnet, turned on to supply power to the electromagnet after the capacitor is charged to a predetermined value, and turned off by the start of the next power feeding cycle. A power supply device characterized by comprising:
サとを有するフィルタを有し、交流−直流電力変換器に
より一給電サイクル中に順・逆変換動作を行って加速器
用電磁石に直流電力を供給する電源装置であって、 前記コンデンサに並列に接続され、前記交流−直流電力
変換器の逆変換動作中に前記コンデンサの初期充電を開
始し、前記交流−直流電力変換器の順変換開始時までに
所定値まで前記コンデンサの充電を終了させる初期充電
用電源と、 前記コンデンサに直列に接続され、前記交流−直流電力
変換器の順変換動作開始時にオンし、前記交流−直流電
力変換器の逆変換時においてはオフ状態となる両極性ス
イッチと、 を備えたことを特徴とする電源装置。2. A filter having a voltage smoothing reactor and a capacitor is provided on the output side, and an AC / DC power converter performs a forward / backward conversion operation during one power feeding cycle to supply DC power to an accelerator electromagnet. Which is connected in parallel to the capacitor, starts initial charging of the capacitor during the reverse conversion operation of the AC-DC power converter, and starts the forward conversion of the AC-DC power converter. And a power supply for initial charging that terminates charging of the capacitor to a predetermined value, connected in series to the capacitor, turned on at the start of the forward conversion operation of the AC-DC power converter, and reverse of the AC-DC power converter. A power supply device comprising: a bipolar switch which is turned off during conversion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068586A JP2531591B2 (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068586A JP2531591B2 (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0322868A JPH0322868A (en) | 1991-01-31 |
| JP2531591B2 true JP2531591B2 (en) | 1996-09-04 |
Family
ID=13378047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1068586A Expired - Lifetime JP2531591B2 (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531591B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467037B1 (en) * | 2002-10-10 | 2005-01-24 | (주)비전라인 | Display counter |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1068586A patent/JP2531591B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0322868A (en) | 1991-01-31 |
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