JPH01117659A - バイパスペア相切換制御方式 - 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） 本発明は核融合用コイル電源等にて使用される制御整流
器のパイノ量スペア相切換制御方式に関するものである
。

（従来の技術） トカマク型核融合炉において、プラズマ電流制御、プラ
ズマ位置制御を行なうコイルの電源は大電流を必要とす
ると共にコイル電流を高速に制御するため、高電圧の電
源が必要である。一方電流を高速に立ち上げた後電流を
一定に制御する区間では負荷の抵抗と負荷電流の積によ
る電圧降下分０電王で十分である。このため力率改善、
無効電力低減の目的に制御整流器を複数台直列に接続し
て構成した電源が使用される。

第３図に制御整流器を２金属列に接続した場合の主回路
構成を示す、第３図において１は交流母線、！−１．２
−２は交流し中断器、３−１゜３−２は整流器用変圧器
、４−１．４−２は制御整流器、５３−１〜５．−６．
５．−７〜５８−６はそれぞれ制御整流器４−１．４−
２を構成する制？［＋！！流素子である。６は負荷コイ
ルである。

第３図に示したような電源において、負荷電流がフラッ
トになると必要な出力電圧は小さｂ値となるため、制御
整流器４−Ｊ、４−ＺＯ点弧遅れ角αは９０’に近くな
シカ率が非常に悪くなる。

このため制御整流器４−１をパイ／？スペアとして出力
電圧を零とし力率の改善を行なう、パイ・９ス４アとは
、交流の同一相に接続された一対の制御整流素子例えば
、５．−１と５１−４を同時に点弧し、出力電圧を零と
する運転方式である。

ところで、制御整流器を通常運転方式で制御している場
合は各制御整流素子の平均通電期間は電気角で１２０°
、すなわち全運転の１７３の期間であるが、バイパスペ
ア運転を行なうと、パイｔ４スペアを構成する制御整流
素子は３６００通電となるため３倍の電流容量を必要と
する。このため、従来よシバイパスペア相を順次切換え
る制御を行ないバイパスペア相が過負荷とならないよう
制御している。このような制御方式は特公昭４６−２５
３２６に見られるように電気鉄道用の整流器にて使用さ
れていた。

第４図にバイパスペア相を切換えるときの相電圧波形及
び直流出力電圧波形を示す。

第４図ではＲ相に接続された制御整流素子５゜・１　°
Ｊ −ＩＬ、５＠−４によるバイパスイアよシ、Ｓ相に接続
された制御整流素子５．−２　、５．−５にバイパスペ
アを切換える場合を示している。

制御整流素子５１−１から制御整流素子５．−２に転流
可能な最小点弧進み角βｍｉｎにおいて、制御整流素子
５！−１からｓ、−ｘＶｃ転流させ、制御整流素子５１
−４から５．−５に転流可能な最小点弧遅れ角αｍｌｎ
において制御整流素子５゜−４から５．−５に転流させ
る。このとき第４図に示すような直流出力電圧が発生す
る。従来このようなバイパスペアの切換えは毎サイクル
又は−定時間毎に行なっていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、パイノぐスぜア相切換制御を核融合電源に適用
する場合、パイツクスペア相切換時に発生する直流電圧
によシ生ずる電流変化ΔＩがプラズマ制御上外乱となシ
、プラズマを不安定にするとｂう不具合があった。特に
コイル電流１ｄを定格値よシかなシ小さい値で運転して
いるとき、Δｌ／ＩｄＯ値が大きくなシ、プラズマ制御
上の外乱が矢”ｔい、核融合装置は現状開発段階にＴｏ
シ、プラズマ電流が装置定格よシ小さい領域から実験が
行なわれる。プラズマ電流の小さｂ領域ではコイル電流
も小さくプラズマも不安定になシやすい。

従って外乱は極力小さくする必要がある。

本発明の目的はバイパスペア相切換制御方式を用いなが
らプラズマ制御への外乱を極小てし、前記不具合を解消
すると共にバイパスペア相切シ換え制御の利点も有効に
活用するバイパスペア相切換制御方式を提供することで
ある。

〔発明の構成〕

（問題点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、制御整流器をバイパ
スペアにて運転しバイパスイアを形成するバイパスペア
相を順次切換えて制御を行なうバイパスペア相切換制御
方式において、制御整流器を流れる電流を検出する電流
検出器と、パイノぐスペア相の運転限界を検出する運転
限界検出器を具備し、パイ・ダスイア相の通電が限界に
達したことによシバイノ臂スペア相を順次切換えるよう
にしたものである。

（作用） かかる本発明にあっては、バイパスペア相の運転限界検
出器によシパイノタスペア相の切換え頻度が最小になる
ようにバイパスイア相の切換制御が行なわれるので、パ
イｔ！ス（ア相切換えの間隔を最長にすることが可能と
なシ、パイツクスペア相切換えＫよるプラズマ制御への
外乱を極小にすることができる。ちなみに核融合電源が
短時間定格の電源であることを考慮すると本発明のよう
に運転限界検出器を用いてパイツクスペア相切換制御を
行なうと、定格の４割程度の通電まではバイパスペア相
の切換えは必要なくなる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す、第１図において第３
図と同一の要素は同一の符号として説明を省略する。

第３図において、１４は制御整流器４−１．４−２を流
れる電流（本例では負荷電流と一致するため便宜上負荷
電流と呼ぶ）を検出する電流検出器、７は電流基準値５
１と電流検出器からの出力値５４との差を求める演算回
路、８は演算回路７からの出力を入力し、電流基準値５
１と負荷電流５４の値が同じになるよう制御する定電流
制御回路、１２は交流電源の位相を検出するための計器
用変圧器、９−１．９−２は定電流制御回路８から得ら
れる制御量と計器用変圧器１２の出力を入力とし、制御
整流器４−１．４−２の点弧タイミングと位相を決定す
る位相制御回路である。また位相制御回路９−１．９−
２はバイパスペア投入信号を受けると制御整流器４−１
．４−２をバイパスペアとしパイノ４スイア投入信号が
なくなるとバイパスイアから解除を行なう。１３は制御
整流器への点弧ノ々ルスの論理和を得るオア回路、１０
は電流検出器から得られる電流値５４とバイパスペア投
入解除信号５３、オア回路１３からの出力パルスを受信
しパイノ母スイア相の運転限界を検出する運転限界検出
回路である。１１はバイパスペア投入指令と運転限界検
出回路の出力信号の論理積を得るアンド回路である。

第２図に運転限界検出回路１０の詳細図を示す。

第２図において、１０１は制御整流器４−１．４−２を
流れる電流値５４の積分を行なうための積分アンプであ
シ、１０３〜１０４は抵抗器、１０５は可変抵抗器、１
０６はコンデンサ、１０７はダイオード、１０８はアナ
ログスイッチ、１０９は積分アンニア＃１０１の出力の
値によシ″１”または′″０”を出力するレベル検出器
、１１０はフリップフロップ回路、１１１はノット回路
である。

次に、本発明の作用を第１図、第２図によシ説明する。

第１図において、負荷電流がフラットになシ必要な出力
電圧が小さくなるとパイ／９スイア投入解除指令５２が
″１”となシ、アンド回路１１の出力であるパイツクス
ペア投入解除信号５３も＠１”となシ制御整流器４−１
はパイノぐスペアとなるよう位相制御回路９−１１１Ｃ
て制御される。

説明の便宜上、信号５２．５３は＠１”でバイパスペア
＠ＩＯ”でパイツクスペアよシ解除による通常運転とす
る。第２図に示した運転限界検出回路１０においては、
抵抗＠１０２とコンデンサ１０６１Ｃよシ最適な積分時
定数となるよう積分回路が設定されておシ、パイツクス
ペア投入解除信号５３が１となるとアナログスイッチ１
０８が開となシ負荷電流値５４の積分を開始する。可変
抵抗１０５はバイパスペア相の連続通電可能レベルを設
定する。

負荷電流値５４よシ可変抵抗１０５の設定値が大きｂ場
合は積分アンプ１０１の出力はダイオード１０７によシ
はぼ零に保持されている。負荷電流５４の値が大きくな
りてバイパスペア相連続通電可能値よシ大きくなると、
積分アンｆ１０１によシその差が積分され積分アンプ１
０１の出力が一定レベルよシ小さくなる。すると、レベ
ル検出器１０９の出力が”１”となる、レベル検出器１
０９が′″１１となるとフリップフロップ回路１１０の
出力は′″１”となシ、ノット回路１１１によシ反転さ
れ運転限界検出器１０の出力が零となる。運転限界検出
器１０の出力が零となると、アンド回路１１の出力であ
るパイ・ぐスペア投入解除信号５３は′Ｏ”となシ運転
限界検出器１０内のアナログスイッチ１０Ｂは閉となる
。ｔた位相制御回路９−１は制御整流器４−１をバイパ
スペアから解除する。解除すべき点弧角βｍｉｎは位相
制御回路９−１にて決定される。制御整流器４−１をバ
イパスペアから解除すべき点弧／４ルス、例えば第４図
の波形の場合のように制御整流素子５１−２への点弧ノ
９ルスが出力されると、制御整流器４−１では制御整流
素子５．−１から５．−２へ転流が始まシ制御整流器４
−１はパイツクスペアから解除される。運転限界検出器
１０においては解除パルスにょシ、フリップフロップ回
路１１０がリセットされ、運転限界検出器１０の出力は
１”に変化しバイパスペア投入解除信号５３は′１”と
なシ、位相制御回路９−ＩＫバイパスペア投入信号が入
シ制御整流器４−１は再びパイツクスペアとなるが、制
御整流素子５ｌ−ｓｒＩｃ点弧／４ルスが出力されるの
で、制御整流素子５ｍ−；ｌ　、５ｍ−５によシバイパ
スペアが形成され、バイパスペア層が切換えられる。

運転限界検出器１０においてはアナログスイッチ１０８
が再び開となシ、負荷電流の積分を開始する。

すなわち、本発明によれば、バイ／Ｊスイア相の切換え
を負荷電流を積分して得るバイパスペア相の運転限界に
おいて行なうので、バイパスペア相切換えの間隔は装置
定格の上からの最長時間となシ、プラズマ制御への外乱
を極小にすることができる。。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、バイツタスペア相
の運転限界検出器を用すてバイパスペア相の通電が限界
に達したことでバイパスペア相を切換えるようにしたの
で、パイノ４スペア相切換えの間隔を最長にすることが
でき、パイＡＩスペア相切換えによるプラズマ制御への
外乱を極小べすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の運転限界検出器の一例の詳細図、第３図は本発
明が適用出来る制御整流器を２台直列接続した整流装置
の構成図、第４図は整流装置においてパイ／４’スイア
相切換時の相電圧と出力電圧波形図である。 １・・・交流母線、２−１・−・２−２・・・交流し中
断器、３−１．３−２・・・整流器用トランス、４−１
゜４−２・・・制御整流器、５．−１〜５．−６゜５、
−１〜５！−６・・・制御整流素子、６・・・負荷コイ
ル、１４・・・電流検出器、５・・・演算回路、８・・
・定電流制御回路、９−１．９−２・・・位相制御回路
、１０・・・運転限界検出器、１１・・・アンド回路、
１２・・・計器用変圧器、１３・・・オア回路、１０１
・・・積分アンプ、１０　Ｊ　、　１０３　、１０４　
・・・抵抗器、１０５・・・可変抵抗器、１０６・・・
コンデンサ、１０７・・・ダイオード、１０８・・・ア
ナログスイッチ、１０９・・・レベル検出器、１１０…
フリップフロップ回路、１１１・・・ノット回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 ＲＳ　　　　ｙ　　　　日　　　ＳＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　制御整流器をバイパスペアにて運転しバイパスペアを
   形成するバイパスペア相を順次切換えて制御を行なうバ
   イパスペア相切換制御方式において、制御整流器を流れ
   る電流を検出する電流検出器と、バイパスペア相の運転
   限界を検出する運転限界検出器を具備し、バイパスペア
   相の通電が限界に達したことによりバイパスペア相を順
   次切換えることを特徴とするバイパスペア相切換制御方
   式。