JPH07177785A - ターボ分子ポンプ駆動電源装置 - Google Patents

ターボ分子ポンプ駆動電源装置

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JPH07177785A
JPH07177785A JP5345422A JP34542293A JPH07177785A JP H07177785 A JPH07177785 A JP H07177785A JP 5345422 A JP5345422 A JP 5345422A JP 34542293 A JP34542293 A JP 34542293A JP H07177785 A JPH07177785 A JP H07177785A
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Toshiharu Nakazawa
敏治 中澤
Masanori Saito
昌典 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷により変化する負荷電流及び、実回転数
をフィ−ドバックすることにより出力電圧を連続して制
御し負荷に応じて安定した電圧電流を供給するタ−ボ分
子ポンプ駆動電源装置を提供すること。 【構成】 インバータ10及びインバータの出力電圧を
検出する電圧検出回路25を有し、電圧検出回路25で
検出された検出出力電圧を電圧制御回路22及びPWM
制御器21を介してフィ−ドバックさせ出力電圧を制御
するタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置において、タ−ボ分
子ポンプ40の回転数を検出する回転数検出器31を設
け及び負荷電流を検出する電流検出回路26、検出負荷
電流及び検出回転数を誤差アンプ28を介して電圧制御
回路22にフィ−ドバックさせ、負荷の変動に対して常
に力率=1の近辺で運転されるように出力電圧を自動調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバ−タを使用した
タ−ボ分子ポンプの駆動電源装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】図3は従来のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装
置のブロック構成例を示す図である。図示するように従
来のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置はインバ−タ10
と、PWM制御器21、電圧制御回路22、D/A変換
回路23、アップダウンカウンタ24、電圧検出回路2
5、電流検出回路26、警報回路27及び起動/停止器
30で構成される。
【0003】インバ−タ10はトランス11と、スイッ
チング素子12−1、抵抗器12−2からなる電流制御
部12と、整流器13−1、13−2、リアクタ13−
3、コンデンサ13−4からなる整流部13と、出力電
流を検出する抵抗器14と、スイッチング素子15−1
からなる出力制御部15で構成され、出力制御部15は
タ−ボ分子ポンプ40に駆動電源を供給する。
【0004】インバ−タ10のトランス11の1次側
は、電流制御部12と直列に接続され整流ダイオードを
介してAC電源に接続される。トランス11の2次電圧
は整流部13で直流電圧に変換され、出力制御部15に
供給される。出力制御部15は該直流電圧を高周波数の
3相交流に変換し、タ−ボ分子ポンプ40に駆動電源を
供給する。整流部13と出力制御部15の負側接続線に
は電流を検出する為の抵抗器14が挿入され、片方はア
−スに他方は電流検出回路26へ接続され、整流部13
の出力電圧は電圧検出回路25へ接続されている。
【0005】電流制御部12は電圧制御回路22で駆動
されるPWM制御器21の出力信号で制御される。電圧
検出回路25で整流部13の出力を検出し、その検出信
号を電圧制御回路22に出力し、電流検出回路26は負
荷電流を検出しその検出信号を警報回路27へ出力して
いる。アップダウンカウンタ24は起動/停止器30か
らの起動信号によりクロック信号のパルスをカウント
し、カウント値をD/A変換回路23に出力する。D/
A変換回路23はこのカウント値をそれに応じたアナロ
グ電圧値に変換し電圧制御回路22へ出力する。
【0006】起動/停止器30を起動にすると、その起
動信号によりアップダウンカウンタ24はクロック信号
をカウントアップしそのカウント値をD/A変換回路2
3へ出力する。D/A変換回路23はカウント値に応じ
てアナログ電圧値を電圧制御回路22へ入力する。電圧
制御回路22は電圧検出回路25からフィ−ドバックさ
れた電圧と照合しながらPWM制御器21を通して電流
制御部12の通電区間を制御し、トランス11の出力電
圧を制御する。これにより整流部13の出力電圧はアッ
プダウンカウンタ24のカウント値に応じて上昇し、出
力制御部15は該上昇する出力電圧を出力制御部15で
3相の交流に変換し、タ−ボ分子ポンプ40に供給し起
動する。
【0007】起動完了後、電圧制御回路22は電圧検出
回路25からフィ−ドバックされた電圧を一定になるよ
うにPWM制御器21を制御し、インバ−タ出力電圧V
を定格電圧に保つ。尚、インバ−タ10を停止する時
は、起動/停止器30から停止信号をアップダウンカウ
ンタ24に送り、カウントダウンすることによりインバ
−タ出力周波数をカウントダウンに伴い降下させ回生制
動にて停止する。
【0008】その他に電源装置としてポンプの負荷に合
わせて無負荷時(又は軽負荷時)は定格電圧の1/2の
電圧を出力する電源装置が使用されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一定の定格電圧を出力する電源装置を使用した場合、タ
−ボ分子ポンプ40が無負荷時には無効電力が増加し、
その無効電流による抵抗損の熱でポンプの温度が高くな
ってしまうと云う問題がある。また、タ−ボ分子ポンプ
40が無負荷(軽負荷)時は出力電圧を定格出力時の1
/2にする電源装置を使用した場合は負荷の状態により
出力電圧が1/2になったり、全出力(定格出力)にな
ったりする不安定な状態になることがあると云う問題が
あった。
【0010】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、負荷により変化する負荷電流
及び、実回転数をフィ−ドバックすることにより出力電
圧を連続して制御し負荷に応じて安定した電圧電流を供
給するタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図1に示すようにインバータ10及びインバ
ータの出力電圧を検出する電圧検出回路25を有し、電
圧検出回路25で検出された検出出力電圧を電圧制御回
路22及びPWM制御器21を介してフィ−ドバックさ
せ出力電圧を制御するタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置に
おいて、タ−ボ分子ポンプ40の回転数を検出する回転
数検出器31を設け及び負荷電流を検出する電流検出回
路26、検出負荷電流及び検出回転数を誤差アンプ28
を介して電圧制御回路22にフィ−ドバックさせ、負荷
の変動に対して常に力率=1の近辺で運転されるように
出力電圧を自動調整することを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明では、電流検出回路26の出力信号は誤
差アンプ28へ入力され、誤差アンプ28は設定値と比
較してその差信号を電圧制御回路22へ供給すると共
に、回転数検出器31からF/V変換回路29を通して
得た実回転数信号を定格回転数と比較してその差信号を
電圧制御回路22へ供給する。従って図2に示すように
起動完了後、負荷が軽い場合は出力電圧Vを下げ(図2
のb、f)、負荷が大きい場合は出力電圧Vを上げる
(図2のd)。ポンプ負荷が徐々に増加する場合は出力
電圧Vは直線cに沿って上昇し、ポンプ負荷が徐々に減
少する場合は出力電圧Vは直線eに沿って下降し、負荷
が中間負荷であればそれに応じた点Pの出力電圧Vが出
力される。従って、従来のように不安定な状態は無くな
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は本発明のタ−ボ分子ポンプ駆動電
源装置のブロック構成を示す図である。図示するように
本発明のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置はインバ−タ1
0と、PWM制御器21、電圧制御回路22、D/A変
換回路23、アップダウンカウンタ24、電圧検出回路
25、電流検出回路26、警報回路27、誤差アンプ2
8、F/V変換回路29、起動/停止器30及び回転数
検出器31で構成される。
【0014】インバ−タ10は、トランス11、スイッ
チング素子12−1と抵抗器12−2からなる電流制御
部12、整流素子13−1,13−2とリアクタ13−
3とコンデンサ13−4からなる整流部13、出力電流
を検出する抵抗器14、複数(図では6)のスイッチン
グ素子15−1からなる出力制御部15で構成され、出
力制御部15からタ−ボ分子ポンプ40に駆動電源を供
給する。
【0015】トランス11の1次側は、電流制御部12
と直列に接続され整流ダイオードを介してAC電源に接
続される。トランス11の2次電圧は整流部13で直流
電圧に変換され、該変換された直流電圧は出力制御部1
5に供給される。出力制御部15は図示しない制御装置
によりスイッチング素子15−1がON−OFF制御さ
れるようになっており、該スイッチング素子15−1の
ON−OFF制御により、整流部13からの直流電圧を
3相交流に変換し、タ−ボ分子ポンプ40に供給する。
整流部13と出力制御部15の負側接続線には電流を検
出する為の抵抗器14が挿入され、片方はア−スに他方
は電流検出回路26へ接続され、整流部13の出力電圧
は電圧検出回路25へ接続されている。
【0016】電流制御部12は電圧制御回路22の出力
信号で駆動されるPWM制御器21の出力信号で制御さ
れる。電圧検出回路25は整流部13の出力電圧を検出
し、その検出信号を電圧制御回路22に出力する。電流
検出回路26は抵抗器の端部電圧から整流部13の出力
電流を検出し、その検出信号を警報回路27と誤差アン
プ28へ出力する。誤差アンプ28にはF/V変換回路
29の出力信号とアップダウンカウンタ24の出力信号
とが入力されている。
【0017】F/V変換回路29にはターボ分子ポンプ
40の回転数を検出する回転数検出器31の検出出力が
入力されており、F/V変換回路29は該回転数検出器
31で検出された実回転数の検出信号を電圧値に変換
し、誤差アンプ28に出力する。誤差アンプ28は設定
値と整流部13の出力電流を比較してその差信号を電圧
制御回路22へ供給すると共に、F/V変換回路29か
らのターボ分子ポンプ40の実回転数の検出信号とター
ボ分子ポンプ40の定格回転数と比較し、その差信号を
電圧制御回路22へ供給する。
【0018】アップダウンカウンタ24は起動/停止器
30の出力信号により、クロック信号をカウントし、カ
ウント値をD/A変換回路23に出力し、D/A変換回
路23はこのカウント値をアナログ電圧信号に変換し電
圧制御回路22へ入力する。また、起動/停止器30に
よる起動時の一定時間内はアップダウンカウンタ24か
ら、誤差アンプ28への出力信号はなく、誤差アンプの
出力は停止されている。
【0019】次に、上記構成のタ−ボ分子ポンプ駆動電
源装置の起動時の動作を説明する。起動/停止器30か
ら起動出力信号により、アップダウンカウンタ24はク
ロック信号を所定時間カウントアップし、そのカウント
値をD/A変換回路23へ出力する。D/A変換回路2
3はカウント値をそれに応じてアナログ電圧信号に変換
し、電圧制御回路22へ出力する。電圧制御回路22は
該アナログ電圧信号を電圧検出回路25からの電圧検出
信号と照合しながらPWM制御器21を通して電流制御
部12の通電区間を制御し、トランス11の出力電圧を
制御する。
【0020】これにより整流部13の出力電圧はアップ
ダウンカウンタ24のカウント値の上昇と共に上昇し、
この上昇する直流出力電圧が出力制御部15を通じて3
相の交流に変換され、タ−ボ分子ポンプ40を起動す
る。図2は整流部13の直流出力電圧特性を示す図であ
る。上記起動時の一定時間内はアップダウンカウンタ2
4から誤差アンプ28への出力信号は無く、誤差アンプ
28の出力は停止されているから、電源起動時には整流
部13の出力電圧であるインバ−タ出力電圧Vは図2の
直線aに沿って上昇する。この間、インバ−タ10はV
VVF(可変電圧&可変周波数)で動作する。
【0021】一定時間が経過するとアップダウンカウン
タ24の値が一定値になり、同時にアップダウンカウン
タ24から出力信号が誤差アンプ28に出力され、誤差
アンプ28は動作し、電流検出回路26からの負荷電流
をフィ−ドバックさせると共に、ターボ分子ポンプの実
回転数が入力され定格回転数と比較されその差分を電圧
制御回路22へフィ−ドバックさせる。
【0022】次にタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置の運転
時の動作を説明する。インバ−タ10は定格周波数を出
力するように運転される。タ−ボ分子ポンプ40の負荷
が軽い場合は無効電力が増加し、電流が増加するので電
圧制御回路22は誤差アンプ28からの信号でインバ−
タ出力電圧Vを下げるように動作し、負荷の増加/減少
に従って電圧を上昇/下降させる。従って、図2に示す
ように、起動完了後、負荷が軽い場合は整流部13の出
力電圧Vを下げ(図2のb、f)、負荷が大きい場合は
整流部13の出力電圧Vを上げる(図2のd)。
【0023】ポンプ負荷が徐々に増加する場合は整流部
13の出力電圧Vは直線cに沿って上昇し、ポンプ負荷
が徐々に減少する場合は整流部13の出力電圧Vは直線
eに沿って下降し、負荷が中間負荷であればそれに応じ
た点Pの整流部13の出力電圧Vが出力される。尚、イ
ンバ−タ10を停止する時は、起動/停止器30で停止
信号をアップダウンカウンタ24に送り、該アップダウ
ンカウンタ24でカウントダウンすることにより、イン
バータ出力周波数をカウントダウンに伴い降下させて回
生制動にて停止する。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。本発明は
電流検出手段から負荷電流及び、回転数検出手段からタ
−ボ分子ポンプの回転数をフィ−ドバックさせて出力電
圧を調整し、負荷の変動に対して常に力率=1の近辺で
運転するように出力電圧を自動調整するから、負荷の変
動に対して出力電圧は連続的に安定して制御され、電流
も最小限に抑えられ無効な電流による温度上昇も抑えら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置のブロ
ック構成を示す図である。
【図2】本発明のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置の出力
電圧特性を示す図である。
【図3】従来のタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置のブロッ
ク構成例を示す図である。
【符号の説明】
10 インバ−タ 11 トランス 12 電流制御部 12−1 スイッチング素子 12−2 抵抗器 13 整流部 13−1 整流器 13−2 整流器 13−3 リアクタ 13−4 コンデンサ 14 抵抗器 15 出力制御部 15−1 スイッチング素子 21 PWM制御器 22 電圧制御回路 23 D/A変換回路 24 アップダウンカウンタ 25 電圧検出回路 26 電流検出回路 27 警報回路 28 誤差アンプ 29 F/V変換回路 30 起動/停止器 31 回転数検出器 40 タ−ボ分子ポンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータ及びインバータの出力電圧を
    検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段で検出
    された検出出力電圧をフィ−ドバックさせ出力電圧を制
    御する電圧制御手段を具備するタ−ボ分子ポンプ駆動電
    源装置において、 タ−ボ分子ポンプの回転数を検出する回転数検出手段を
    設け及び負荷電流を検出する電流検出手段、前記電圧制
    御手段へ検出負荷電流及び検出回転数をフィ−ドバック
    させる調整手段を設け、 調整手段は負荷の変動に対して常に力率=1の近辺で運
    転されるように出力電圧を自動調整することを特徴とす
    るタ−ボ分子ポンプ駆動電源装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102278320A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 江苏天瑞仪器股份有限公司 质谱用涡轮分子泵控制电路
JP2012010499A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Shimadzu Corp 真空ポンプ用モータ駆動装置およびポンプシステム

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