JPH04174999A - アーク電源回路 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、核融合装置の中性粒子入射装置などに用いら
れるソースプラズマ生成装置の内アーク電源回路に関す
るものである。

（従来の技術） 中性粒子入射装置用アーク電源は、イオン源内でソース
プラズマを生成するための直流電源である。アーク電源
は、プラズマを生成するため大電流を必要とし、尚かつ
高電位部（ＤＣ１００ｋＶ程度）に設置されるため、イ
オン源がしばしば短絡状態となった時に高速にしゃ断す
る機能が要求される。

第４図に従来例のアーク電源の主回路構成を示す。図に
おいて、１は交流しゃ断器、２は直流出力電圧を一定に
制御する交流サイリスクスイッチ、３は降圧変圧器、４
は交流電圧を直流に変換する整流器、５は平滑用コンデ
ンサ、６は直流リアクトル、７はフリーホイリングダイ
オード、８はゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯ
と言う）、９はＧＴＯを駆動するゲート回路（ゲート回
路内では、逆転信号「１」でオンゲート、運転信号のダ
ウンエツジでオフゲートを出す。）、１０はイオン源で
あり、ＧＴＯ８は直流リアクトル６とイオン源１０の間
に直列接続する。

第４図においては、ＧＴＯの数は１個で示しているか、
ＧＴＯの並列数は、（イオン源１０の必要電流）／（係
数ＸＧＴＯＬや断電流）より決定される。かかる構成の
アーク電源回路において、通常運転時は、図示しない制
御盤より交流サイリスクスイッチ運転信号１１か発せら
れると交流サイリスクスイッチ２により、整流器４の直
流出力電圧か予め設定された電圧値となるように一定制
御される。この状態において、図示しない制御盤よりＧ
ＴＯ運転信号１２が発せられるとＧＴＯ８が駆動（オン
）し、イオン源１０に電圧か印加され電流を供給する。

次にイオン源１０内で短絡が起こると図示しない制御盤
で検出されＧＴＯ運転信号１２はダウンエツジ（ＧＴＯ
オフ指令）となり、ＧＴＯ８はオフし、イオン源１０へ
の電圧印加を停止し、電流をしゃ断する。イオン源内で
は、このようにしばしば短絡状態となるが、一定時間後
（例えば数Ｉｓ〜数＋ｒＡＳ）再びイオン源へのアーク
電流の供給が要求され、その繰り返し数は一定時間内で
数千回程度である。第５図は以上の各部の動作を示した
ものである。

（発明が解決しようとする課題） 中性粒子入射装置用アーク電源の負荷であるイオン源で
は、前述のような短絡が起こるとアーク電源の出力電流
が一旦しゃ断されるわけであるが、一定時間後に高速な
ビームの立上りが必要とされる場合がある。高速なビー
ム立上げを行うためには、アーク電流を高速に立上げる
必要がある。

然しなから前述のようなアーク電源においては、直流リ
アクトル６の値が大きくなるため、出力電流を一旦しゃ
断すると、再度出力電流を立上げる時出力電流が定常状
態に至るまでの時間が遅くな。

るという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題を解決するためになされた
ものでイオン源へ供給していた出力電流を一旦しゃ断し
た後再度イオン源へ電流を供給する際、高速に出力電流
を立上げることのできるアーク電源回路を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、交流電源を入力
して整流した直流出力を直流リアクトル、半導体スイッ
チを介して負荷となるイオン源へ電流を供給するように
したアーク電源回路において、前記半導体スイッチと負
荷との直列回路に、抵抗器とバイパス用半導体スイッチ
との直列回路から成るバイパス回路を並列に設け、前記
抵抗器の抵抗値を前記負荷の抵抗値とほぼ同一の値とし
たことを特徴とするものである。

（作用） 上記バイパス回路を設けることにより、直流リアクトル
に常時電流を流し続けることができ、イオン源への出力
電流を一旦しゃ断した後、再度イオン源へ電流を供給す
る際、高速に出力電流を立上げることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明によるアーク電源の主回路構成例を示
したもので、第４図の従来例で説明した機能と同一のブ
ロックは、同一符号を符してその説明は省略し、ここで
は異なる部分についてのみ説明する。第１図において、
１３はバイパス回路で負荷抵抗と等価相当の抵抗１４と
ＧＴＯ’１５及びＧＴＯ１５を駆動するゲート回路１６
で構成され、直流リアクトル６とＧＴＯ８の間にイオン
源１゜と並列に接続する。１７は交流サイリスクスイッ
チ運転信号１１とＧＴＯ８を駆動するためのＧＴＯ運転
信号１２を入力して、バイパス回路１３のＧＴＯ１５を
駆動するためのバイパス回路運転信号１８を発するバイ
パス回路運転制御回路である。かかる構成のアーク電源
回路の作用について説明する。

通常運転状態においては、前述の第４図の従来例での説
明と同様であり、交流サイリスクスイッチ２の運転期間
中にＧ　Ｔ　Ｏ’８を駆動させて、イオン源１０へ電流
を供給する。

今、仮にイオン源１ｏ内で短絡が起こったとすると、図
示しない制御盤で検出されＧＴＯ運転信号１２はダウン
エツジ（ＧＴＯオフ指令）となり、ＧＴｏ８はオフしイ
オン源１０へ供給していた出力電流をしゃ断する。又、
バイパス回路運転制御回路１７ではＧＴＯ運転信号１２
のダウンエツジでバイパス回路運転信号１８を発し、Ｇ
Ｔｏ１５を駆動（オン）する。

このように制御すると、上記しゃ断された出力電流はバ
イパス回路１３へ転流する。尚、抵抗１４は負荷である
イオン源１０の抵抗値と等価となるように選定し、バイ
パス回路１３へ流れる電流をイオン源１０へ供給する電
流と同程度に制限するとよい。

次に、一定時間後再びイオン源へ電流を供給する場合は
、図示しない制御盤により、ＧＴＯ運転信号１２はアッ
プエツジとなりＧＴｏ８が再び駆動（オン）しイオン源
１０へ電流を供給し始める。この時、ＧＴＯ運転信う１
２のアップエツジと同時にバイパス回路運転信号１８を
ダウンエツジとし、ＧＴｏ１５をオフしバイパス回路１
３へ流れている電流をしゃ断するようにバイパス回路運
転制御回路１７て制御すれば、直流リアクトル６に常時
電流を流すことができ、瞬時にイオン源１０へ供給する
出力電流を立上げることかできる。

尚、バイパス回路１３の最終電流しゃ断は、交流サイリ
スクスイッチ運転信号１１のダウンエツジ（オフ指令）
で行えば簡単にできる。

第２図は、以上の各部の動作を示したものである。又、
上記出力電流が定常状態に至るまでの立上げ時間に時限
を持たせたい場合は、ＧＴＯ運転信号１２のアップエツ
ジから△を時間後にバイパス回路運転信号１８をダウン
エツジとしＧＴｏ１５をオフしバイパス回路１３へ流れ
ている電流をしゃ断するようにバイパス回路運転制御回
路１７で制御すれば可能である。

但し、この場合出力電圧は交流サイリスクスイッチ２に
より一定に制御されているので、△を時間の間はイオン
源１０と抵抗１４のインピーダンス分圧に従ってイオン
源１０へ供給する出力電流とバイパス回路１３へ流れる
電流が分流する。

第３図は、以上の各部の動作を示したものでアル。又、
抵抗１４の抵抗値を替えることによりバイパス回路１３
へ流れる電流を調整すれば同様に出力電流が定常状態に
至るまでの立上げ時間を可変することが可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、イオン源へ供給し
ていた出力電流を一旦しゃ断した後、再度イオン源へ電
流を供給する際高速に出力電流を立上げることのできる
アーク電源回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示すアーク電源の主回路構
成図、第２図及び第３図は同実施例の各部の動作を示す
図、第４図は従来例のアーク電源の主回路構成図、第５
図は同従来例の各部の動作を示した図である。 １・・・交流しゃ断器、２甲交流サイリスクスイツチ、
３・・・降圧変圧器、４・・・整流器、５・・・平滑用
コンデンサ、６・・・直流リアクトル、７・・・フリー
ボイリングダイオード、８・・・ＧＴｏ、９・・・ゲー
ト回路、１０・・・イオン源、１１・・・交流サイリス
クスイッチ運転信号、１２・・・ＧＴＯ運転信号、１３
・・・バイパス回路、１４・・・抵抗、１５・・・ＧＴ
ｏ、１６・・・ゲート回路、１７・・・バイパス回路運
転制御回路、１８・・・バイパス回路運転信号。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源を入力して整流した直流出力を直流リアクトル
   、半導体スイッチを介して負荷となるイオン源へ電流を
   供給するようにしたアーク電源回路において、 前記半導体スイッチと負荷との直列回路に、抵抗器とバ
   イパス用半導体スイッチとの直列回路から成るバイパス
   回路を並列に設け、前記抵抗器の抵抗値を前記負荷の抵
   抗値とほぼ同一の値としたことを特徴とするアーク電源
   回路。