JPH04193074A - 倍電圧方式充電回路 - 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） 本発明は放電励起レーザ装置の高電圧パルス電源に使用
される倍電圧方式の充電回路に関する。

（従来の技術） 放電励起レーザ用高電圧パルス電源では、スイッチの電
圧責務を軽減する目的から第３図のような倍電圧方式の
充電回路が用いられる。第３図の回路動作を第４図の波
形を用いて説明する。

第３図において、交流電源１の交流電力は整流器３によ
り全波整流され、平滑コンデンサＣｓに充電される。こ
こで、平滑コンデンサＣｓの端子電圧の変動を抑制する
ため、平滑コンデンサＣｓの容量は十分大きな値となっ
ている。充電スイッチＳＷＩをオンすることにより、コ
ンデンサＣ１゜Ｃ２はトランスＴｒｉを介して並列に共
振充電される。この時、コンデンサＣ１，Ｃ２はトラン
スＴｒｉの２次電圧Ｅの約２倍の電圧に充電される（ｔ
ｊまで）６充電が完了した後、時刻ｔ１で反転スイッチ
ＳＷ２がオンすると、コンデンサｃ１に蓄積された電荷
はコンデンサｃ１→反転すアクトルＬ２→反転スイッチ
ＳＷ２→コンデンサｃ１の経路で流れ、コンデンサＣ１
の電圧は反転する（　ｔ、　＝　ｔ　１　カらｔ２の間
）。可飽和リアクトルＳＲは、フンデ〉すＣ１の電圧反
転が完了するｔ＝１２の時点、つまりコンデンサｃ１と
Ｃ２の直列加算電圧がピークに達する時点で飽和するよ
うにあらかじめ設定されており、この時点で可飽和リア
クトルＳＲが導通し、コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷はピ
ーキングコンデンサＣｐに移行され、同時に放電負荷１
０の電圧が上昇する。この電圧が放電開始電圧以上にな
ると放電が開始し、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積されて
いた電荷は放電負荷１０に注入され、消費される（ｔ、
＝ｔ、２がらｔ３の間）。

（発明が解決しようとする課題） かかる従来の倍電圧方式充電回路において、ピーキング
コンデンサＣｐから放電電荷】０にいたる回路のインピ
ーダンスと放電抵抗のマツチングが完全にとれている場
合、放電負荷１ｏに注入されるエネルギーは完全に消費
される。しかし、実際は放電抵抗に比べ回路インピーダ
ンスが大きくマツチングがとれていないため、コンデン
サＣ１゜Ｃ２から注入されるエネルギーが完全には消費
されず、この余剰エネルギーはコンデンサＣ１，、Ｃ２
に逆電圧の形で再充電される。コンデンサｃ１゜Ｃ２に
蓄積された余剰エネルギーは、可飽和リアクトルＳＲに
よりいったんはブロックされるものの可飽和リアクトル
ＳＲが再度飽和すると再びピーキングコンデンサＣｐに
移行され、放電負荷１゜の電圧が上昇する９この事後電
圧はアーク放電を引き起こす原因となる等、回路動作を
不安定とする要因となっていた。また、この余剰エネル
ギーによって流れる事後電流のため放電負荷１ｏや反転
スイッチＳＷ２にロスが発生し、回路部品に無用な負相
がかかっていた。

本発明は、ががる従来の欠点に鑑み、コンデンサＣ２に
再充電された余剰エネルギーを電源に回生ずることにＪ
しＬ安定した回路動作が得られ、かつ余剰エネルギーの
有効利用が可能となる倍電圧方式充電回路を供給するこ
とを目的とする。５（発明の構成〕 （課題を解決するｆｋ　ｅ；の手段） Ｉ−記目的を達成１７：、ために、第１図に示すよう番
コ、コンデンサ（］２に並列に接続されたダイオードＤ
　ｒとｌ−７レスＴ　ｒ　２とコンデンサＣｒからなる
直列回路と５コンデンサＣｒに蓄えられた電力を交流電
力に変換するインバータ２１とから成るエネルギー回生
回路２０を具備する６ （作用） 本エネルギー回生回路を具備することにより、コンデン
サ（”２に逆電Ｈの形で再充電された余剰エネルギーを
速やかに放電し、さらにそのエネルギーを電源に回生ず
ることができるため、負荷に事後電圧が印加さ九ること
がなく、また、余剰エネルギーを有効に利用することが
できる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図によって説明する。

第１図において、第３図と同一番号は同一構成要素を示
す。第１図しこおいて、コンデンサｃ２の充電に影響し
ない向きに接続されたダイオードＤｒとトランスＴｒ２
とコンデンサＣｒとからなる直列回路はコンデンサＣ２
に並列に接続され、コンデンサＣｒに並列インバータ２
１が接続され。

前記インバータ２１の出力は交流電源１の出方に接続さ
れている。

コンデンサＣ１とＣ２は、直流型ｗＸ２により並列に共
振充電されるにの時、ダイオードＤｒ（７）向きは充電
電圧をブロックする方向に接続されているため、コンデ
ンサＣ２の充電動作に影響しない。コンデンサＣ１と０
２の充電が完了した後。

反転スイッチＳＷ２がオンとなりコンデンサＣ１と反転
リアクトルＬ２と反転スイッチＳＷ２とがらなる閉回路
において回路共振が起こり、コンデンサＣ１の電圧が反
転する。この電圧反転が完了した時点で可飽和リアクト
ルＳＲは導通し、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積された電
荷はピーキングコンデンサＣｐに移行され、放電負荷１
０の電圧が放電開始電圧以上になると放電が開始する。

放電が開始すると、コンデンサＣＬ、Ｃ２に蓄積された
電荷は放電負荷１０に注入されるが、回路インピーダン
スと負荷インピーダンスのマツチングがとれていないた
め、放電負荷１０で消費されなかった余剰エネルギーが
コンデンサＣ１とＣ２に逆電圧の形で充電される。ここ
までの過程は従来例と同様である。この逆電圧は、ダイ
オードＤｒと順バイアスする方向であるため、コンデン
サＣ２に蓄えられた余剰エネルギーはコンデンサＣ２と
トランスＴ　ｒ　２と回生用コンデンサＣｒとからなる
直列共振回路により速やかに回生用コンデンサＣｒに放
電される。回生用コンデンサＣｒに蓄積された電力はイ
ンバータ２１によって交流電力に変換され、交流電源１
に回生される。

よって、本実施例によれば、コンデンサＣ２に蓄えられ
た余剰エネルギーは速やかに放電され、そのエネルギー
は交流電源１に回生されるため、事後電圧が負荷に印加
されることはなく、また。

余剰エネルギーを再利用することができる。

以上説明したように、前述の実施例によれば余剰エネル
ギーを交流電源１に回生ずるエネルギー回生回路２０を
付加したため、負荷に対し事後電圧を発生させることは
ないばかりでなく、余剰エネルギーを有効に利用するこ
とができる。

本発明は、余剰エネルギーを交流電力として交流電源に
回生ずる方法を例に挙げて説明したが５この方法にのみ
限定されるものではない。例えば。

第２図のように、インバ・−夕２Ｉの出力に整流器２２
を接続することにより直流電力に変換し、直流電源２の
平滑コンデンサＣｓに回生ずる場合も、本発明の作用、
効果が有効であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述にたように、本発明によればコンデンサＣ２に逆
電圧の形で再充電された余剰エネルギーを速やかに放電
し、電源に回生ずるエネルギー回生回路２０を設けたこ
とにより、負荷に事後電圧を発生させることはなく安定
した放電を得られるばかりでなく、余剰エネルギーの有
効利用が計れるため、回路のエネルギー効率を向上する
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回路図、第２図は本
発明の他の実施例を示す回路図、第３図は従来の倍電圧
方式充電回路を示す回路図、第４図は倍電圧方式充電回
路の回路動作を示す波形図である。 １・・・交流電源、　　　　２−・直流電源、１０・−
・放電負荷、２０・・・エネルギー回生回路、２１・・
・インバータ、　　２２・・・整流器、Ｃ１，Ｃ２・・
・コンデンサ。 Ｃｐ・・・ピーキングコンデンサ、 ＳＷ２・・・反転スイッチ、 Ｌｌ・・・接地リアクトル５ ［，２反転リアクトル。 Ｌ３・・・充電リアクトル。 ＳＲ・・・可飽和リアクトル、Ｔｒ２・・・トランス、
Ｄｒ・・・ダイオード、　Ｃｒ・・回生コンデンサ代理
人　弁理士　則　近　憲　佑

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源によって並列に充電される第１のコンデ
   ンサと第２のコンデンサを備え、前記第１のコンデンサ
   と並列に第１のリアクトルとスイッチからなる直列共振
   回路が接続され、前記第１、第２のコンデンサの充電完
   了後前記スイッチをオンし回路共振を起こすとにより前
   記第１のコンデンサの電圧を反転し、前記第１のコンデ
   ンサと前記第２のコンデンサの直列加算電圧が前記第１
   および第２のコンデンサの初期充電電圧の約２倍になる
   ようにした倍電圧方式充電回路において、前記第２のコ
   ンデンサに蓄積された余剰エネルギーを電源に回生する
   エネルギー回生回路を備えたことを特徴とする倍電圧方
   式充電回路。
2. （２）前記請求項（１）において、エネルルギー回生回
   路は、第２のコンデンサと並列に接続された、前記第２
   のコンデンサの充電に影響を与えない向きに接続された
   ダイオードとトランスと回生用コンデンサからなる直列
   回路と、前記回生用コンデンサに並列に接続され前記回
   生用コンデンサに蓄積された余剰電力を交流電力に変換
   するインバータとから成ることを特徴とする倍電圧方式
   充電回路。