(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧の方形波電圧を発生してそれを負荷に印加する方形波電圧発生装置において、高電圧のパルス電圧を発生するマルクス回路と、このマルクス回路の出力部に並列に接続された電圧裁断ギャップと、前記マルクス回路の出力部に並列に接続されていて、前記マルクス回路の等価静電容量の１／１０以下かつ前記負荷の浮遊静電容量の１０倍以上の静電容量を持ち、かつ前記マルクス回路の等価インダクタンスの１／１０以下の浮遊インダクタンスを持つ中間蓄積コンデンサと、前記マルクス回路の出力部とこの方形波電圧発生装置の出力部との間に直列に接続されていて、レーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成る出力ギャップスイッチとを備えることを特徴とする方形波電圧発生装置。
【請求項２】
前記中間蓄積コンデンサは、前記マルクス回路の等価静電容量の１／５０以下かつ前記負荷の浮遊静電容量の５０倍以上の静電容量を持ち、かつ前記マルクス回路の等価インダクタンスの１／５０以下の浮遊インダクタンスを持つものであり、前記出力ギャップスイッチは、エキシマレーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成るものである請求項１記載の方形波電圧発生装置。
【請求項３】
前記出力ギャップスイッチの前記マルクス回路側に直列に制動抵抗を接続している請求項１または２記載の方形波電圧発生装置。
【請求項４】
前記方形波電圧のパルス幅ＴＰ  ［ｓ］での目標とするドループをＤＲ  ［％］とし、この方形波電圧発生回路の対地間の等価漏れ抵抗をＲＥ  ［Ω］とした場合、前記マルクス回路の等価静電容量Ｃ４０［Ｆ］が次式を満足するものである請求項１、２または３記載の方形波電圧発生装置。
ＤＲ  ＜［１−ｅｘｐ｛−ＴＰ  ／（Ｃ４０×ＲＥ  ）｝］×１００
【請求項５】
前記方形波電圧の波頭部の目標とする落込み率をＶＤ  ［％］とし、前記出力ギャップスイッチ以降の前記負荷を含む対地間の静電容量の総和をＣＥ  ［Ｆ］とした場合、前記中間蓄積コンデンサの静電容量Ｃ６０［Ｆ］が次式を満足するものである請求項１、２、３または４記載の方形波電圧発生装置。
ＶＤ  ＜｛１−Ｃ６０／（Ｃ６０＋ＣＥ  ）｝×１００
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高電圧ギャップや高電圧機器等のような負荷に、高電圧の方形波電圧を印加して、当該負荷の絶縁破壊電圧を試験すること等に用いられる方形波電圧発生装置に関する。より具体的には、前記負荷のｎｓ領域のごく短時間からμｓ領域までのＶ−ｔ特性（絶縁破壊電圧−時間特性）を考慮した絶縁破壊電圧を試験する等のために、立上りが急峻で（例えば立上り時間が１００ｎｓ以下）、パルス幅が長く（例えば５μｓ以上）、フラットトップの平坦度が良い（例えばドループが１０％以下）高電圧（例えばピーク値が１００ｋＶ以上）の方形波電圧を発生する方形波電圧発生装置に関する。この明細書において方形波電圧とは、波形が方形、矩形またはそれらに近い波形の電圧のことである。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧ギャップや高電圧機器等のＶ−ｔ特性は、印加電圧波形の影響を顕著に受けるため、これらの絶縁破壊電圧の試験には、印加電圧波形の選定が重要である。
【０００３】
印加電圧波形としては、従来から、電圧発生が容易等の理由から、雷インパルス電圧等の標準波形が用いられて来た。
【０００４】
しかし、実際の電力系統で発生する雷サージや断路器等の開閉サージによる過電圧波形は、標準波形とは大きく異なり、立上り時間が例えば数十ｎｓ〜数百ｎｓという急峻な立上りを有し、かつ継続時間も例えば数μｓ〜数十μｓ以上というように長い。
【０００５】
従って、高電圧ギャップや高電圧機器等の絶縁破壊電圧を正確に試験する等のためには、印加電圧として、立上りが急峻で（例えば立上り時間が１００ｎｓ以下）、パルス幅が長く（例えば５μｓ以上）、フラットトップの平坦度が良い（例えばドループが１０％以下）高電圧（例えばピーク値が１００ｋＶ以上）の方形波電圧を用いる、好ましくは立上り時間が５０ｎｓ以下、パルス幅が１０μｓ以上、フラットトップのドループが５％以下かつピーク値が３００ｋＶ以上の方形波電圧を用いるのが、より現実に近い波形であるので、非常に効果的である。
【０００６】
高電圧の方形波電圧ＲＶを発生することができる方形波電圧発生装置の従来例を図３〜図５にそれぞれ示す。
【０００７】
図３の方形波電圧発生装置は、キャパシタ１２とインダクタ１４とを梯子状に複数段組み合わせたパルス成形ネットワーク１０と、出力スイッチ１６とを組み合わせて、高電圧の方形波電圧ＲＶを発生させる構成をしている。この方形波電圧ＲＶを、例えば高電圧ギャップや高電圧機器等から成る負荷２０に印加する。
【０００８】
図４の方形波電圧発生装置は、同軸状の外部電極３２と内部電極３４との間に誘電体３６を満たしたパルス形成ライン３０と、出力スイッチ３８とを組み合わせて、高電圧の方形波電圧ＲＶを発生させる構成をしている。
【０００９】
図５の方形波電圧発生装置は、高電圧のパルス電圧ＰＶを発生するマルクス回路４０と、当該パルス電圧ＰＶの波尾部を裁断する電圧裁断ギャップ５０とを組み合わせて、高電圧の方形波電圧ＲＶを発生させる構成をしている。
【００１０】
マルクス回路４０は、周知のように、並列に充電された多数のキャパシタをギャップスイッチによって直列に切り換えて、高電圧のパルス電圧ＰＶを発生するものである。その回路図の一例を図６に示す。Ｃ１  〜Ｃｎ  はキャパシタ、Ｇはギャップスイッチ、Ｒは充電抵抗、ｒは高周波振動抑制用の制動抵抗、ＧＳ  は始動ギャップ、４２および４４は出力端である。
【００１１】
負荷２０に印加する上記方形波電圧ＲＶの波形の一例を図７に示す。この明細書では次のように定義している。即ち、ピーク値ＶＰ  を１００％としてその３０％点ｂと９０％点ｃとを結ぶ線が、０％ラインおよび１００％ラインとそれぞれ交わる点ａ、ｄ間の時間が立上り時間ＴＲ  である。ピーク値点ｅから裁断点ｆまでがフラットトップ（平坦部）ＦＴであり、その間の時間がパルス幅ＴＰ  である。ピーク値ＶＰ  と裁断点ｆの電圧との差電圧Ｖ１  のピーク値ＶＰ  に対する割合が、即ち（Ｖ１  ／ＶＰ  ）×１００が、フラットトップＦＴのドループＤＲ  ［％］である。即ち、パルス幅ＴＰ  でのドループＤＲ  である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した方形波電圧発生装置は、パルス幅ＴＰ  がμｓオーダーの方形波電圧ＲＶを発生させることは可能であるけれども、その場合は立上り時間ＴＲ  を短くすることができない。例えば、パルス幅ＴＰ  が１０μｓの方形波電圧ＲＶを発生させる装置では、立上り時間ＴＲ  をサブμｓ（即ちμｓの１／１０程度）にするのが実用上は限界である。これは、パルス幅ＴＰ  を長くかつ立上り時間ＴＲ  を短くするためには、前述したキャパシタ１２とインダクタ１４の必要段数が非常に多くなり、非現実的になるからである。例えば、パルス幅ＴＰ  を１０μｓかつ立上り時間ＴＲ  を１０ｎｓにする場合は、約１０００段も必要になる。これは非現実的である。
【００１３】
図４に示した方形波電圧発生装置は、方形波電圧ＲＶの立上り時間ＴＲ  を１０ｎｓ程度にすることは可能であるけれども、パルス幅ＴＰ  を長くすることができない。
【００１４】
即ち、パルス形成ライン３０の誘電体３６の比誘電率をεｒ  、比透磁率をμｒ  、Ｃを光速（３×１０８  ｍ／ｓ）とすれば、パルス成形ライン３０の単位長さ当たりの発生パルス幅τは次式で表される。
【００１５】
【数１】
τ＝２×（εｒ  ×μｒ  ）１／２  ／Ｃ
【００１６】
パルス形成ライン３０の誘電体３６として利用できるのは、比誘電率εｒ  が大きくかつ数百ｋＶ〜ＭＶ級の電圧に対して実用的なものは、水（純水）しかない。誘電体３６が水の場合、εｒ  ≒８０、μｒ  ≒１であるから、１０μｓのパルス幅ＴＰ  を得るためには、パルス形成ライン３０の長さは約１７ｍにもなる。これは非現実的である。
【００１７】
更に、水の比抵抗を大きくするのは、１〜２ＭΩ・ｍが限界なので、誘電体３６が水の場合のパルス形成ライン３０の時定数は７〜１４μｓとなり、パルス幅ＴＰ  が１０μｓの場合に５〜１０％のドループＤＲ  を実現することはできない。
【００１８】
図５に示した方形波電圧発生装置の場合は、マルクス回路４０の静電容量は一般的に大きいので、方形波電圧ＲＶのパルス幅ＴＰ  を５〜１０μｓ以上にすることは可能であるけれども、立上り時間ＴＲ  を大きくすることができない。即ち、数百ｋＶ〜ＭＶ級のパルス電圧ＰＶを発生するマルクス回路４０の浮遊インダクタンスは大きく、通常は１０μＨ程度もあるので、立上り時間ＴＲ  はμｓオーダーが小さくする限界である。
【００１９】
そこでこの発明は、立上り時間が１００ｎｓ以下、パルス幅が５μｓ以上、フラットトップのドループが１０％以下かつピーク値が１００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することのできる方形波電圧発生装置を提供することを主たる目的としている。
【００２０】
また、立上り時間が５０ｎｓ以下、パルス幅が１０μｓ以上、フラットトップのドループが５％以下かつピーク値が３００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することのできる方形波電圧発生装置を提供することを第２の目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の方形波電圧発生装置は、高電圧のパルス電圧を発生するマルクス回路と、このマルクス回路の出力部に並列に接続された電圧裁断ギャップと、前記マルクス回路の出力部に並列に接続されていて、前記マルクス回路の等価静電容量の１／１０以下かつ前記負荷の浮遊静電容量の１０倍以上の静電容量を持ち、かつ前記マルクス回路の等価インダクタンスの１／１０以下の浮遊インダクタンスを持つ中間蓄積コンデンサと、前記マルクス回路の出力部とこの方形波電圧発生装置の出力部との間に直列に接続されていて、レーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成る出力ギャップスイッチとを備えることを特徴としている（請求項１）。
【００２２】
上記構成によれば、マルクス回路からパルス電圧を発生させると、中間蓄積コンデンサの静電容量はマルクス回路の等価静電容量の１／１０以下と小さいので、ごく短時間で中間蓄積コンデンサが充電される。中間蓄積コンデンサの充電が完了した時点で出力ギャップスイッチをオンさせると、急峻な立上りの電圧が出力部に発生する。出力ギャップスイッチのオン直後に、わずかに出力電圧が降下する場合があるが、その後速やかにマルクス回路から電圧が供給されるので、長波尾の出力電圧が維持される。その後電圧裁断ギャップをオンさせると、出力電圧の波尾部で電圧裁断が起こり、所定のパルス幅の方形波電圧が出力部に発生する。
【００２３】
その場合、出力ギャップスイッチはターンオン時間が非常に短いレーザトリガギャップから成るので、しかも負荷に最初に電圧を印加することになる中間蓄積コンデンサの浮遊インダクタンスは、マルクス回路の等価インダクタンスの１／１０以下と非常に小さいので、立上り時間の短い急峻な立上りの方形波電圧を発生することができる。しかも、マルクス回路の等価静電容量は一般的に大きいので、長い時間電圧を維持することが可能であり、従ってパルス幅が長くかつドループの小さい方形波電圧を発生することができる。
【００２４】
その結果、立上り時間が１００ｎｓ以下、パルス幅が５μｓ以上、フラットトップのドループが１０％以下かつピーク値が１００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することができる。
【００２５】
また、前記マルクス回路の等価静電容量の１／５０以下かつ前記負荷の浮遊静電容量の５０倍以上の静電容量を持ち、かつ前記マルクス回路の等価インダクタンスの１／５０以下の浮遊インダクタンスを持つ中間蓄積コンデンサと、エキシマレーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成る出力ギャップスイッチとを用いれば（請求項２）、中間蓄積コンデンサの充放電をより速やかに行うことができるので、しかもエキシマレーザを用いたレーザトリガギャップはターンオン時間が極めて短いので、立上り時間が５０ｎｓ以下、パルス幅が１０μｓ以上、フラットトップのドループが５％以下かつピーク値が３００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る方形波電圧発生装置の一例を示す回路図である。図２は、図１の方形波電圧発生装置の等価回路図である。図５の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００２７】
この方形波電圧発生装置１００は、高電圧のパルス電圧ＰＶを発生する前述したようなマルクス回路４０と、このマルクス回路４０の出力部に（即ちその出力端４２、４４間に）並列に接続された前述したような電圧裁断ギャップ５０と、マルクス回路４０の出力部に（即ちその出力端４２、４４間に）並列に接続された中間蓄積コンデンサ６０と、マルクス回路４０の出力部（即ちその非接地側の出力端４２）とこの方形波電圧発生装置１００の出力部（即ちその非接地側の出力端１０２）に直列に接続された出力ギャップスイッチ８０とを備えている。１０４は、この方形波電圧発生装置１００の接地側の出力端である。
【００２８】
この方形波電圧発生装置１００の方形波電圧ＲＶの出力部に、即ち出力端１０２、１０４間に、前述したような負荷２０が接続される。この負荷２０は、この例では例えば高電圧ギャップであり、図２に示すように、互いに直列接続された浮遊静電容量Ｃ２０および浮遊インダクタンスＬ２０で等価的に表すことができる。
【００２９】
マルクス回路４０は、前述したように、並列に充電された多数のキャパシタをギャップスイッチによって直列に切り換えて高電圧のパルス電圧ＰＶを発生するものであり、その回路図の一例は図６に示したとおりである。このマルクス回路４０は、パルス電圧発生時は、図２に示すように、互いに直列接続された等価静電容量Ｃ４０、等価インダクタンスＬ４０、等価抵抗Ｒ４０およびギャップＧ４０で等価的に表すことができる。等価静電容量Ｃ４０は、図６の直列切換時の各段のキャパシタＣ１  〜Ｃｎ  の静電容量を等価的に表したものであり、等価インダクタンスＬ４０は、直列切換時の各段に存在するインダクタンスを等価的に表したものである。等価抵抗Ｒ４０は、図６の直列切換時の各段の制動抵抗ｒを等価的に表したものであり、マルクス回路４０と中間蓄積コンデンサ６０との間での振動発生を抑制する作用をもする。このマルクス回路４０は、例えば油入式のものであり、そのようにすれば小型化を図ることができる。
【００３０】
マルクス回路４０は、周知のように高電圧のパルス電圧ＰＶを容易に発生することができる。また、その等価静電容量Ｃ４０は一般的に大きいので、換言すれば等価静電容量Ｃ４０を大きくすることは容易であるので、波尾の電圧を長く維持する、即ち波尾の長いパルス電圧ＰＶを発生することが可能である。
【００３１】
電圧裁断ギャップ５０は、マルクス回路４０から出力されるパルス電圧ＰＶの波尾部を裁断するものである。この電圧裁断ギャップ５０には、通常は直列抵抗が挿入されている。これらは、図２に示すように、互いに直列接続されたギャップＧ５０、直列抵抗Ｒ５０および浮遊インダクタンスＬ５０で等価的に表すことができる。レーザをトリガに用いたレーザトリガギャップでは、スイッチング時間（トリガパルスを入れてからオンするまでの時間）およびターンオン時間（オンし始めてから完全にオンするまでの時間）が短く、ジッタ（時間のばらつき）も小さいという特長を有しているので、この電圧裁断ギャップ５０には、レーザトリガギャップを用いるのが好ましい。その内でも、エキシマレーザをトリガに用いたレーザトリガギャップを用いるのがより好ましく、そのようにすれば、スイッチング時間およびターンオン時間をより短く、かつジッタをより小さくすることができる。
【００３２】
中間蓄積コンデンサ６０は、図２に示すように、静電容量Ｃ６０、漏れ抵抗Ｒ６０および浮遊インダクタンスＬ６０で等価的に表すことができる。この中間蓄積コンデンサ６０は、マルクス回路４０の等価静電容量Ｃ４０より十分小さく、かつ負荷２０の浮遊静電容量Ｃ２０より十分大きな静電容量Ｃ６０を持ち、かつ極めて小さい浮遊インダクタンスＬ６０を持つものである。具体的には、この中間蓄積コンデンサ６０は、マルクス回路４０の等価静電容量Ｃ４０の１／１０以下（好ましくは１／５０以下）かつ負荷２０の浮遊静電容量Ｃ２０の１０倍以上（好ましくは５０倍以上）の静電容量Ｃ６０を持ち、かつマルクス回路４０の等価インダクタンスＬ４０の１／１０以下（好ましくは１／５０以下）の浮遊インダクタンスＬ６０を持つものである。
【００３３】
このような中間蓄積コンデンサ６０には、同軸円筒状電極間に純水を誘電体として満たした水キャパシタを用いるのが好ましい。そのようにすれば、高耐圧かつ超低インダクタンスを比較的簡単に実現することができる。
【００３４】
この中間蓄積コンデンサ６０は、上記のように超低インダクタンスであるので、これとターンオン時間が極めて短い後述する出力ギャップスイッチ８０と組み合わせることによって、立上りの急峻な方形波電圧ＲＶを発生する作用を奏する。
【００３５】
中間蓄積コンデンサ６０の出力側には、この例のように、制動抵抗７０を直列に挿入しておくのが好ましい。そのようにすれば、放電回路中に存在する浮遊インダクタンスと浮遊静電容量とで発生するローカルな電圧振動を抑制することができる。この制動抵抗７０は、図２に示すように、抵抗Ｒ７０、浮遊インダクタンスＬ７０および浮遊静電容量Ｃ７０で等価的に表すことができる。
【００３６】
出力ギャップスイッチ８０は、レーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成る。レーザトリガギャップは、前述したように、スイッチング時間およびターンオン時間が短く、かつジッタも小さいという特長を有しており、急峻な立上りの方形波電圧ＲＶを発生する作用を奏する。この出力ギャップスイッチ８０は、図２に示すように、ギャップＧ８０、浮遊インダクタンスＬ８０および浮遊静電容量Ｃ８０で等価的に表すことができる。
【００３７】
この出力ギャップスイッチ８０には、エキシマレーザをトリガに用いたレーザトリガギャップを用いるのが好ましく、そのようにすれば、スイッチング時間およびターンオン時間をより短く、かつジッタをより小さくすることができる。より具体的には、集光特性の良い不安定共振器を用いたエキシマレーザを使用するのが好ましい。
【００３８】
この方形波電圧発生装置１００の全体的な動作を説明すると、マルクス回路４０からパルス電圧ＰＶを発生させると、中間蓄積コンデンサ６０の静電容量はマルクス回路４０の等価静電容量に比べて十分に小さいので、ごく短時間で中間蓄積コンデンサ６０が充電される。中間蓄積コンデンサ６０の充電が完了した時点で出力ギャップスイッチ８０をオンさせると、急峻な立上りの電圧が出力部に発生する。出力ギャップスイッチ８０のオン直後に、わずかに出力電圧が降下する場合があるが、その後速やかにマルクス回路４０から電圧が供給されるので、長波尾の出力電圧が維持される。その後電圧裁断ギャップ５０をオンさせると、出力電圧の波尾部で電圧裁断が起こり、所定のパルス幅ＴＰ  の方形波電圧ＲＶが出力部に発生する。
【００３９】
その場合、出力ギャップスイッチ８０はターンオン時間が非常に短いレーザトリガギャップから成るので、しかも負荷２０に最初に電圧を印加することになる中間蓄積コンデンサ６０の浮遊インダクタンスはマルクス回路４０の等価インダクタンスに比べて十分に小さいので、立上り時間ＴＲ  の短い急峻な立上りの方形波電圧ＲＶを発生することができる。しかも、マルクス回路４０の等価静電容量は一般的に大きいので、長い時間電圧を維持することが可能であり、従ってパルス幅ＴＰ  が長くかつドループＤＲ  の小さい方形波電圧ＲＶを発生することができる。
【００４０】
その結果、立上り時間ＴＲ  が１００ｎｓ以下、パルス幅ＴＰ  が５μｓ以上、フラットトップＦＴのドループＤＲ  が１０％以下かつピーク値ＶＰ  が１００ｋＶ以上の方形波電圧ＲＶを発生することができる。
【００４１】
また、マルクス回路４０の等価静電容量Ｃ４０の１／５０以下かつ負荷２０の浮遊静電容量Ｃ２０の５０倍以上の静電容量Ｃ６０を持ち、かつマルクス回路４０の等価インダクタンスＬ４０の１／５０以下の浮遊インダクタンスＬ６０を持つ中間蓄積コンデンサ６０と、エキシマレーザをトリガに用いたレーザトリガギャップから成る出力ギャップスイッチ８０とを用いれば、中間蓄積コンデンサ６０の充放電をより速やかに行うことができるので、しかもエキシマレーザを用いたレーザトリガギャップは前述したようにターンオン時間が極めて短い（例えば数ｎｓ）ので、立上り時間ＴＲ  が５０ｎｓ以下、パルス幅ＴＰ  が１０μｓ以上、フラットトップＦＴのドループＤＲ  が５％以下かつピーク値ＶＰ  が３００ｋＶ以上の方形波電圧ＲＶを発生することができる。
【００４２】
従ってこのような方形波電圧発生装置１００を用いれば、例えば、高電圧ギャップや高電圧機器等の絶縁破壊電圧を試験する場合に、より現実に近い波形の電圧で試験することができるので、これらの絶縁破壊電圧をより正確に試験することができる。
【００４３】
前記制動抵抗７０は、出力ギャップスイッチ８０の後段（即ち負荷２０側）に設けるよりも、この例のように出力ギャップスイッチ８０の前段（即ちマルクス回路４０側）に設ける方が好ましい。そのようにすれば、当該制動抵抗７０の浮遊静電容量Ｃ７０を出力ギャップスイッチ８０のオンよりも前に充電することができるので、方形波電圧ＲＶの立上りの急峻化に有利である。
【００４４】
ところで、所定のパルス幅ＴＰ  ［ｓ］でフラットトップＦＴのドループをＤＲ  ［％］以下にするには、この方形波電圧発生装置１００の対地間の等価漏れ抵抗（これは殆どが中間蓄積コンデンサ６０の漏れ抵抗Ｒ６０である）をＲＥ  ［Ω］とした場合、マルクス回路４０の等価静電容量Ｃ４０［Ｆ］は、次式を満足するものにすれば良い。
【００４５】
【数２】
ＤＲ  ＜［１−ｅｘｐ｛−ＴＰ  ／（Ｃ４０×ＲＥ  ）｝］×１００
【００４６】
また、上述したように、出力ギャップスイッチ８０のオン直後に、即ち方形波電圧ＲＶの波頭部で、例えば図８に拡大して示すように、若干ではあるがＶ２  だけ出力電圧が降下する。方形波電圧ＲＶのピーク値ＶＰ  に対するこの電圧Ｖ２  の比が（即ちＶ２  ／ＶＰ  ）×１００が、波頭部の落込み率ＶＤ  ［％］である。この落込み率をＶＤ  ［％］以下にするには、出力ギャップスイッチ８０以降の負荷２０を含む対地間の静電容量の総和（これは殆どが負荷２０の浮遊静電容量Ｃ２０である）をＣＥ  ［Ｆ］とした場合、中間蓄積コンデンサ６０の静電容量Ｃ６０［Ｆ］は、次式を満足するものにすれば良い。
【００４７】
【数３】
ＶＤ  ＜｛１−Ｃ６０／（Ｃ６０＋ＣＥ  ）｝×１００
【００４８】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００４９】
請求項１記載の発明によれば、マルクス回路および電圧裁断ギャップを備えているので、高電圧でしかもパルス幅が長くかつドループの小さい方形波電圧を発生することができると共に、浮遊インダクタンスの非常に小さい中間蓄積コンデンサおよびターンオン時間の非常に短いレーザトリガギャップから成る出力ギャップスイッチを備えているので、立上りの急峻な方形波電圧を発生することができる。その結果、立上り時間が１００ｎｓ以下、パルス幅が５μｓ以上、フラットトップのドループが１０％以下かつピーク値が１００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することができる。
【００５０】
請求項２記載の発明によれば、中間蓄積コンデンサの充放電をより速やかに行うことができるので、しかもエキシマレーザを用いたレーザトリガギャップはターンオン時間が極めて短いので、立上り時間が５０ｎｓ以下、パルス幅が１０μｓ以上、フラットトップのドループが５％以下かつピーク値が３００ｋＶ以上の方形波電圧を発生することができる。
【００５１】
請求項３記載の発明によれば、放電回路中に存在する浮遊インダクタンスと浮遊静電容量とで発生するローカルな電圧振動を抑制することができる。しかも、制動抵抗の浮遊静電容量を出力ギャップスイッチのオンよりも前に充電することができるので、方形波電圧の立上りの急峻化に有利である。
【００５２】
請求項４記載の発明によれば、所定のパルス幅ＴＰ  において所定のドループＤＲ  を実現することができる。
【００５３】
請求項５記載の発明によれば、方形波電圧の波頭部における所定の落込み率ＶＤ  を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る方形波電圧発生装置の一例を示す回路図である。
【図２】図１の方形波電圧発生装置の等価回路図である。
【図３】従来のパルス成形ネットワークを用いた方形波電圧発生装置の一例を示す回路図である。
【図４】従来のパルス成形ラインを用いた方形波電圧発生装置の一例を示す回路図である。
【図５】従来のマルクス回路および電圧裁断ギャップを用いた方形波電圧発生装置の一例を示す回路図である。
【図６】マルクス回路の一例を示す回路図である。
【図７】負荷に印加する方形波電圧の波形の一例を示す図である。
【図８】図７の方形波電圧の波頭部の一例を拡大して示す図である。
【符号の説明】
２０  負荷
４０  マルクス回路
５０  電圧裁断ギャップ
６０  中間蓄積コンデンサ
７０  制動抵抗
８０  出力ギャップスイッチ
１００  方形波電圧発生装置
ＰＶ  パルス電圧
ＲＶ  方形波電圧
【図１】
0003574340.tif 000002
【図２】
0003574340.tif 000003
【図３】
0003574340.tif 000004
【図４】
0003574340.tif 000005
【図５】
0003574340.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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