JPS61191274A - 衝撃高電圧発生装置 - Google Patents

衝撃高電圧発生装置

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JPS61191274A
JPS61191274A JP844685A JP844685A JPS61191274A JP S61191274 A JPS61191274 A JP S61191274A JP 844685 A JP844685 A JP 844685A JP 844685 A JP844685 A JP 844685A JP S61191274 A JPS61191274 A JP S61191274A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
thyristor
high voltage
power supply
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Pending
Application number
JP844685A
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English (en)
Inventor
Yutaka Nakayama
豊 中山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61191274A publication Critical patent/JPS61191274A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/162Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は安価かつ高電力効率で衝撃高電圧の波高値及び
発生頻度を容易に変化させることができる衝撃高電圧発
生装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、衝撃高電圧発生装置は第6図に示す様に直流高圧
電源1の出力電圧Vが導線2,3及び限流抵抗4を介し
て容量性エネルギー蓄積要素(高圧コンデンサ、高圧同
軸ケーブルにど)50両端に印加され、とれを充電し、
との充電電荷が高速スイ、チンダ装置6によ如放電抵抗
7I/c導線8,9を通して放電し、出力端子10゜1
1から負荷xzK@!に高電圧が印加される。
こζで高速スイッチング装置6は衝撃高電圧発生用とし
ては主として火花ギヤ、ゾが用いられ、その電極13.
14が適当な間隔をへだてて、適当外種類、圧力の絶縁
ガス中に封入されている。なお、高速スイッチング装置
6としては水素サイラトロンや高速サイリスタなどを用
いることもある。
いま、高速スイッチング装置6が上記火花ギャップであ
る場合、その火花電圧vaが直流電源1の出力電圧vT
rよシも低い値となる様に高速スイッチング装置6の間
隔距離が調整されている。また、容量性エネルギー蓄積
要素5の充電過程においてその両端電圧v0がV、に達
すると、電ri13.14間に火花が発生して両者が瞬
時に短絡され容量性エネルギー蓄積要素5に蓄積された
電荷が導線8.9、火花ギャップ15及び放電抵抗7を
通じて放電され、出力端子10゜11に急峻な立上シの
衝撃高電圧が発生する。
上述の火花ギャップは自爆型と称するが、この代シにV
、)V、となる様にしておhて電極13゜14間に火花
トリがmmの/譬ルス電圧をvoに重ねて印加したシ、
電極13,14間にトリが一用第3電極を設けてこれに
トリがmmパルス電圧を印加することにより火花ギャッ
プを始動せしめる外部制御型火花ギャップも使用されて
いる。
ところで従来公知の第6図に示した衝撃高電圧発生装置
は自爆型、外部制御型を問わず、以下に述べる様な大き
な欠点を有している。
(1)容量性エネルギー蓄積要素(以下コンデンサ)5
の充電KMっては、直流電圧電源1の出力電圧vTrが
限流抵抗4とコンデンサ5の直列回路に印加されるため
、その充電過程において限流抵抗4には5の静電容−1
iCに供給されるエネルギー−Lcvc’と等しいエネ
ルギーがジュール損として消費され、著しい電力損失を
生じる。
(2)限流抵抗4は、高速スイッチング装置6が導通し
ているときに直流電源1から流れる電流を抑制する目的
のため大きい抵抗値(0,5〜IOMΩ)としている。
これは高速スイッチング装置6の導通時、直流電源1か
らの電流が抑制されなげれは高速スイッチング装置6で
の火花が自続放    □電であるアーク放電に移行し
、連続的にI= VT y/(Ra +Rm)なる電流
が流れてしまうからである。(ここで、vTr:直流電
源Iの出力電圧、Rc:限流抵抗4の抵抗値、Rm:放
電抵抗値である)ところで、限流抵抗4の抵抗値R0は
コンデンサ5の充電時定数(τ−R1,・C)に大きく
影響するため、抵抗値Rcを極端に大きくすると充電時
定数が大きくなυ、頻繁な衝撃高電圧の発生が不可能と
なり、発生頻度は制限を受けることになる。一方、抵抗
値Rcを小さくすると、上述の連続電流が大きくなるた
め、あまシ小さくはできない。いずれにしろ、限流抵抗
4は0.5〜l0M0の大きい抵抗値が必要になシ、か
つ(1)で述べた理由により大きな容量、冷却設備が要
求される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記(]) 、 (21に記載された問題点を克服する
ために、第7図の様に前回の限流抵抗4を取シ除き、上
記直流電圧電源1の代シに交流高圧電源21を用い、そ
の出力の一端に整流器22を接続し、とれを介してコン
デンサ23をゼp電圧から交流出力波高値電圧vTnt
で充電することにより原理的に充電時の電力損失を著し
く小さく抑えかつ、高速スイッチング装置24として、
上記交流電圧に同期して外部から定めた所定の時点に高
速スイッチ作用する外部制御型高速同期スイッチを使用
し、コンデンサ23の充電後  “該交流高電圧の極性
が反転して該整流器22がコンデンサ23の放電をブロ
ックして込る□半周期中に該外部制御型高速同期スイッ
チ素子を導通せしめ、1これによってコンデンサ23の
蓄積電荷を放電抵抗25を通じて放電させる方式が考案
されているが(特願昭56−144399r極短/4ル
ス高電圧発生装置」増田閃−)、この方式圧しても、′
まだ下記欠点がある。(電源周波完全同期型) (1)′コンデンサ23の充電電源として実際には半波
整流直流高圧□電源を用いることになるが、高圧変圧器
2次側を半波整流するため、1次側交流電流は非対称と
なシ、変圧器の偏励磁が起きやす□く、このため、変圧
器容量の□増大化、中間タップつき変圧器(第8図)と
するなどの対□策が必要である。
(2+  上記方式では完全忙電源周波数と同期して動
作し、かつ、高圧電源2)の半波でコンデンサ23を充
電するので衝撃高電圧発生頻度は50or60回(=電
源周波数)7秒に固定されてしまい、頻度の可変、50
or60回/秒をこえる頻度は実現できな騒。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、交
流電圧を昇圧する昇圧用変圧器の一次側と交流電圧発生
源との間に交流電圧を点弧角制御するサイリスタを設け
、上記昇圧用変圧器の二次側に全波整流器を接続し、と
の全波整流器の出力側にコンデンサを接続し、さらにこ
のコンデンサに高速スイッチング装置を介して放電用抵
抗を接続して、衝撃波電圧発生頻度を設定する設定手段
忙よシ設定された衝撃波電圧発生頻度に応じた点弧角で
上記サイリスタを導通させることにより上記コンデンサ
を充電させ、上記サイリスタの非導通中に上記高速スイ
ッチング装置を導通させて上記コンデンサを放電させ上
記放電用抵抗の両端に衝撃高電圧を発生させるようにし
て、安価かつ高電力効率かつ衝撃高電圧の波高値及び発
生頻度を容易に変化させることができ、しかも高圧電源
として従来の全波整流型直流高圧電源を使用することが
できるように計ったものである。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。第1図において、3ノは交流電源(周波数f:50
or60Hz)である。この交流電源31、交流電力制
御用サイリスタ32、昇圧変圧器33及び整流素子34
をゾリッゾ接続した全波整流器35からなる直流高圧電
源36の出力直流高電圧は導線42.43を介して、コ
ンデンサ37に接続される。そして、このコンデンサ3
70両端は導線44、外部制御型高蓮スイッチング装置
38、導線45、放電抵抗39、導線46を介して接続
される。上記放電抵抗39の両端に出力端子40.41
が設けられている。一方、サイリスタ32には、設定器
48で設定された衝撃高電圧発生頻度aに基づくサイリ
スタ制御信号c点弧指令)bが制御装R47から送られ
ている。また、上記制御装置41は高速スイッチ指令信
号Cを外部制御型高速スイッチング装置38に送ってい
る。
次に、動作について説明する。まず、第2図に示す様に
制舗装置47からの信号すが例えば同図(B)の様々タ
イミングでサイリスタ32に送られた場合、サイリスタ
3202次側(変圧器3301次側)の出力電圧波形は
同図(A)のeの様になる。ここでdは電源3ノの電圧
波形である。ところで、直流電源36の出力は、導線4
2.43を介してコンデンサ37に印加される。これに
より、コンデンサ31が充電されるがこのときの出力高
電圧波形は、第2図(にとほぼ等しい。したがって、コ
ンデンサ37はほぼ同図C(転)におけるvIマで充電
される。ここでコンデンサ37の充電電圧は出力電圧の
波高値、すなわち電源電圧の波高値の変圧器33の変圧
比倍が最大となる。また、サイリスタ32の点弧−9−
タイミングは、同図(Alで明らかな様に点弧位相角が
電源位相角0〜900まではコンデンサ37の充電電圧
vcが変化しなりので、実際的には900〜1800の
間で制御することにする。
なお、第3図にサイリスタの点弧角αがOoから90’
の場合〔第3図(A3〕と900から1800の場合〔
第3図rB1 )の充電電圧veを示している。
点弧角αがQOから90’では充電電圧V。は最大で変
わらな込ため、制御が可能となるのは90oから180
0の範囲忙限定される。つiシ、このようなサイリスタ
制御では、電源電圧位相角00〜900までの非導通時
間を設けることが可能で、この時間中に第1図の高速ス
イッチ38を動作(導通)せしめれば、電源36側から
負荷(放電抵抗39及び出力端子40.41に接続され
る負荷)側へ電力が流入することを完全に防止できる。
したがって、この連続電流による高速スイッチング装置
38でのアーク放電への移行を防止することができる。
つまり、制御装置47から、第2図に示す様なサイリス
タの非導適時間をねらったタイミングで高速スイッチ装
置38へ動作指令信号Cが送られると、これKよシ、高
速スイッチング装置38が導通し、コンデンサ37の電
荷が導線44、高速スイッチ38、導線45.46を介
して放電抵抗、99に通じ、出力端子40.41に急峻
な立上シを持つ、衝撃高電圧が発生される。
第4図に、実際の動作時のコンデンサ37の電圧ve波
形と出力(出力端子40.41に発生する衝撃高電圧)
vpを示しておく。同図(4)に示すように、タイミン
グαでサイリスタへサイリスタ制御信号すが送られると
サイリスタ32が点弧しコンデンサ37の充電が始まる
。そして、直流電源36の出力とコンデンサ電圧veが
等しくなった時点で充電が終了し、電圧vcは保持され
る。その後電源位相角00〜90’tでの所定のタイミ
ングSで、高速スイッチ38へ動作指令1    信号
Cが送られ、これkよシ高速スイ、チ装置38が導通す
る。第4図では明らかに各半波後に高速スイッチ装置3
8が動作しておシ、同図c刊の様に、衝撃高電圧Vpは
電源周波数の2倍すなわち、100あるいは120回/
秒の頻度で出力される。
一方、第5図ではサイリスタ制御信号すを同図(0の様
に間欠的にすることによ)、同図(Blの様にV、の出
力頻度を任意に変化させることかできる。同図では頻度
は、第4図の173になってbる。つマ夛、サイリスタ
制御信号すを第1図の設定器48の設定に基づき間引き
(例えば、1/2 、1/3 、1/4 )それに応じ
て高速スイッチ動作指令Cを出力することにより、衝撃
高電圧発生頻度を0〜2f (f:50Hzor60H
z)の範囲で任意に変化することが可能となる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば以下に列挙するよう
な効果を有している。
(1,、l  限流抵抗を直流高圧電源36の出力に接
続しなくてもいいので効率よく、極めて小さい充   
 □電時定数でコンデンサ37を充電することかでき、
充電時の電力損失が#1とんどなくすことができる。
(2)直流電源36の1次側サイリスタ32の非導通時
間中に高速スイッチ38を導通せしめるので、電源側か
ら負荷へ連続電流が流れることがなり0 (3)直流高圧電源として従来の全波整流型を使用する
ので半波整流型を使用する必要のある前記電源周波完全
同期型と比べ、変圧器の偏励磁などの欠点がなく、安価
な標準品を使用できる。
(4)  前記電源周波完全同期型では、衝撃高電圧発
生頻度は電源周波数f(’50or60Hm)に固定さ
れ%  50 or 60回/秒とlkvていたが、本
発明によるサイリスタ制御同期型では最大100or1
20回/秒に引上げられ、しかも既存の技術であるサイ
リスタの制御によ如その1/2 、1/3 、・・・に
発生頻度を容易に設定、変化させるヒとが可能である。
(5)  以上のような効果があるので、本発明を例え
ば、電気集塵装置の/中ルス電源として用いた場合、高
効率、安全運転が計られ省エネルギー効果4高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる衝撃高電圧発生装置
の回路図、第2図は基本的な動作を示すタイミング図、
第3図(2)及び(B)はそれぞれ点弧角αと充電電圧
v0との関係を示す図、M4図は実際の動作時のタイミ
ングを示す図、第5図は他の動作を示すタイミング図、
第6図及び第7図はそれぞれ従来の衝撃高電圧発生装置
の回路図、第8図は従来の昇圧用変圧器の一例を示す図
である。 3ノ・・・交流電源、32・・・サイリスタ、33・・
・昇圧用変圧器、36・・・直流電圧電源、32・・・
コンデンサ、38・・・高速スイッチング装置、39・
・・放電抵抗、41・・・制御装置、48・・・設定器
・出願人復代理人 弁理土鈴 江 武 彦番41−田ジ 第7図 手続補正書 昭和 41,3L19日 特許庁長官 宇 賀 道 部   殿 事件の表示 特頼昭60−8446号 発明の名称 衝撃高電圧発生装置 補正をする者 事件との関係特許出願人 (620) 三菱重工業株式会社 夏代理人 補正の対象 明細書 7、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 (2)明細書第7頁第15行目ないし第16行目及び第
16行目ないし第17行目にそれぞれ「衝撃波電圧発生
頻度」とあるを「衝撃高電圧発生装置」と訂正する。 2、特許請求の範囲 交流・電圧発生源と、この交流電圧発生源から出力され
る交流電圧を昇圧する昇圧用変圧器と。 L配交流電圧発生源と上記昇圧用変圧器の一次′側との
間に接続され上記交流電圧発生源から出力される交流電
圧を点弧角制御するサイリスタと、上記昇圧用変圧器の
二次側に接続される全波整流器と、この余波整流器の出
力側に接続されるコンデンサと、このコンデンサに高速
スイプチング装置を介して接続される放電用抵抗と、衝
撃高電圧発生頻度を設定する設定手段と、この設定手段
により設定された衝撃高電圧発生装置に応じ死点弧角で
上記サイリスタを導通させることによりヒ記コンデンサ
を充電させ、上記サイリスタの非導通中に上記高速スイ
ッチング装置を導通させてF記コンデンサを放電させ上
記放電用抵抗の両端に貸幣高電圧を発生させる制御手段
とを具備したことを特徴とする衝撃高電圧発生装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流電圧発生源と、この交流電圧発生源から出力される
    交流電圧を昇圧する昇圧用変圧器と、上記交流電圧発生
    源と上記昇圧用変圧器の一次側との間に接続され上記交
    流電圧発生源から出力される交流電圧を点弧角制御する
    サイリスタと、上記昇圧用変圧器の二次側に接続される
    全波整流器と、この全波整流器の出力側に接続されるコ
    ンデンサと、このコンデンサに高速スイッチング装置を
    介して接続される放電用抵抗と、衝撃波電圧発生頻度を
    設定する設定手段と、この設定手段により設定された衝
    撃波電圧発生頻度に応じた点弧角で上記サイリスタを導
    通させることにより上記コンデンサを充電させ、上記サ
    イリスタの非導通中に上記高速スイッチング装置を導通
    させて上記コンデンサを放電させ上記放電用抵抗の両端
    に衝撃高電圧を発生させる制御手段とを具備したことを
    特徴とする衝撃高電圧発生装置。
JP844685A 1985-01-22 1985-01-22 衝撃高電圧発生装置 Pending JPS61191274A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5963986A (ja) * 1982-10-01 1984-04-11 Senichi Masuda 「こう」電圧極短パルス電源装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5963986A (ja) * 1982-10-01 1984-04-11 Senichi Masuda 「こう」電圧極短パルス電源装置

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