(57)【要約】【課題】磁気圧縮回路を用いたパルス電源のコンデンサ電圧をプローブで直接測るとき、プローブ接続部に電界集中が起き、接続部と装置筐体間で放電が起こる場合がある。【解決手段】電圧計測を行いたい圧縮段におけるコンデンサ間の転送電流を間接的に計測可能な計測手段で測り、前記圧縮段の計測対象コンデンサの静電容量と伴に演算装置に入力して演算を行うことで、コンデンサ電圧を絶縁された状態で簡単に得ることができる。【選択図】  図１
2008017669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気圧縮回路を用いたパルス電源装置において、磁気圧縮段のコンデンサ間の転送電流を間接的に計測する電流計測手段と、入力される信号を処理する信号処理部と、操作部を介して数値を入力する静電容量設定手段と、数値を記憶するための記憶部を備え、設定されているコンデンサ静電容量と前記計測手段により得られた転送電流値から計測対象コンデンサの電圧を演算部にて算出することを特徴とする磁気圧縮回路のコンデンサ電圧算出装置。
【請求項２】
記憶部にコンデンサ形式一覧とそれに対応する静電容量のデータベースを備え、データベース内に計測対象のコンデンサ形式と一致するものが有る場合は、操作部を介して形式を選択することで、前記コンデンサの静電容量が設定されることを特徴とする請求項１に記載の磁気圧縮回路のコンデンサ電圧算出装置。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載の磁気圧縮回路のコンデンサ電圧算出装置において、計測対象コンデンサの近傍に取り付けて温度を計測する電気的に絶縁された温度計測手段と、記憶部にコンデンサ形式一覧もしくは温度特性一覧とそれに対応する静電容量−温度特性曲線のデータベースを備え、前記一覧に計測対象コンデンサの形式もしくは温度特性と一致するものがある場合は、入力部を介して選択することで対応する静電容量−温度特性曲線を前記コンデンサの静電容量−温度特性曲線として設定し、前記温度計測手段により得られるコンデンサ近傍温度と、設定されている静電容量−温度特性曲線と静電容量から温度補償された前記コンデンサの静電容量を得ることができる温度補償手段を備えたことを特徴とする磁気圧縮回路のコンデンサ電圧算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気圧縮回路を用いたパルス電源装置に係わり、特に前記回路のコンデンサ電圧の計測に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気圧縮回路を用いたパルス電源回路を図２に示す。前記回路は一般的にコンデンサと可飽和リアクトルを複数段に亘って梯子状に接続したもので構成される。充電器ＥによりコンデンサＣ0に電荷を蓄えた後、半導体スイッチＳＷをＯＮすると、可飽和リアクトルＬｓ１は励磁される。そして可飽和リアクトルＬｓ１が磁気飽和すると、リアクトルの鉄心の透磁率が極度に低下し、インダクタンス値が比例して低下するため、コンデンサＣ0のエネルギーは可飽和リアクトルＬｓ１を介してコンデンサＣ1へと伝送される。そして後段へと向かうほど可飽和リアクトルの磁気飽和後インダクタンスの値が小さくなるようにしておけば、コンデンサへのエネルギー伝送時間は段数を重ねる度に短くなっていく。このように複数段で磁気圧縮を繰り返すことにより短パルスが得られる。
【０００３】
以上のような磁気圧縮回路を用いて短パルスをつくりだすパルス電源装置に関しては、特許文献１、２のようなものが公知となっている。また、前記パルス電源の評価検査の方法としては、回路上のコンデンサ電圧を高耐圧プローブを使用して直接計測し、その電圧と各圧縮段ごとにコンデンサに転送されたエネルギー量の評価をする方法が一般的である。
【特許文献１】特開平１０−２３３６６０
【特許文献２】特開２００３−９５４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高耐圧プローブによる計測では、極短パルス幅で高電圧を直接計測することになるため、１回の磁気圧縮動作ごとにプローブ接続部で電界集中が起こる。特に磁気圧縮動作の繰り返し周波数が高いほど電離等が発生しやすくなり、磁気圧縮回路を納めている筐体とプローブ接続部分の間などで放電が起こりやすい状況となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、磁気圧縮回路を用いたパルス電源装置においてコンデンサ電圧を計測することによりパルス電源の評価を行うための装置で、磁気圧縮段のコンデンサ間の転送電流を間接的に計測する電流計測手段と、入力される信号を処理する信号処理部と、操作部を介して数値を入力する静電容量設定手段と、数値を記憶するための記憶部を備え、設定されているコンデンサ静電容量と前記計測手段により得られた転送電流値から計測対象コンデンサの電圧を演算部にて算出することを特徴とする。
また本発明は、記憶部にコンデンサ形式一覧とそれに対応する静電容量のデータベースを備え、データベース内に計測対象のコンデンサ形式と一致するものが有る場合は、操作部を介して形式を選択することで、前記コンデンサの静電容量が設定されることを特徴とする。
そして本発明は、前記の電圧算出装置において、計測対象コンデンサの近傍に取り付けて温度を計測する電気的に絶縁された温度計測手段と、記憶部にコンデンサ形式一覧もしくは温度特性一覧とそれに対応する静電容量−温度特性曲線のデータベースを備え、前記一覧に計測対象コンデンサの形式もしくは温度特性と一致するものがある場合は、入力部を介して選択することで対応する静電容量−温度特性曲線を前記コンデンサの静電容量−温度特性曲線として設定し、前記温度計測手段により得られるコンデンサ近傍温度と、設定されている静電容量−温度特性曲線と静電容量から温度補償された前記コンデンサの静電容量を得ることができる温度補償手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように本発明では、パルス電源回路の転送電流値を間接的な計測により得て、電流値とコンデンサ静電容量の二つのパラメーターから演算器を用いた計算によってコンデンサ電圧を求めるため、高繰り返し周波数のパルス電源の評価を安全かつ簡単に行うことができる。
また、その際にコンデンサ近傍の温度を計測して静電容量の補正を行うことで算出値の精度を補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本実施例におけるコンデンサ電圧算出装置の構成図で、ａは変流器、ｂは電気的に絶縁されている温度センサであり、それらはケーブル１ｃ、２ｃによって算出装置本体ｄに繋がっている。算出装置本体ｄの前面には表示部ｅ、操作部ｆが備えてある。そして、算出装置本体ｄの内部には各計測器から入力されるアナログ信号について処理を行う信号処理部ｇと演算を行うＣＰＵであるｈと記憶部であるメモリｉを備えており、メモリ内にはコンデンサの形式リスト及び温度特性リストとそれに対応するコンデンサの静電容量と静電容量−温度特性曲線のデータベースが記憶してある。
図１に示す磁気圧縮回路を用いたパルス電源装置は、充電器Ｅと充放電用コンデンサＣ0と半導体スイッチＳＷと、可飽和リアクトルとコンデンサを梯子状に１〜ｎ段繋げて構成したものであり、ｎ段目の回路ループにおける可飽和リアクトルをＬｓｎ、エネルギーが転送されるコンデンサをＣnと呼ぶ。例えばコンデンサＣnの電圧を求めたい場合、ｎ段目の圧縮段に変流器ａを取り付け、コンデンサＣn-1からＣnへの転送電流値を間接的に計測する。また、コンデンサＣn近傍には電気的に絶縁された温度センサｂを設置する。コンデンサＣnの形式が判明している場合は、操作部ｆを介してメモリ内の形式リストから一致するものを選択すると対応する静電容量と静電容量−温度特性曲線が設定される。コンデンサ形式が明らかでない場合やリスト内に一致するものがない場合は、操作部ｆから静電容量として設定する数値を入力し、このときコンデンサＣnの温度特性が判ってる場合はメモリ内の温度特性リストから一致するものを選択すれば対応する静電容量−温度特性曲線が設定される。
前記の計測器ａ、ｂにより得られる転送電流値と温度は、算出装置本体内の信号処理部ｇを介してメモリｉに記憶されるが、静電容量−温度特性曲線が設定されている場合は、温度が入力されるとCPUのhがメモリから静電容量と計測温度と該コンデンサの静電容量−温度特性曲線を読み込み、当該温度におけるコンデンサの静電容量を算出するため、温度補償された静電容量として後の計算の際に使用できる。そして転送電流値と静電容量を用いて（１）式を計算することで該コンデンサの電圧を求めることができ、その結果が表示部ｅに出力される。ただし、（１）式中のＶは求めるコンデンサ電圧、Ｃは計測対象のコンデンサの静電容量、ｉは計測を行う圧縮段の転送電流値であり、この式により１〜ｎ段の圧縮段の内、任意の圧縮段のコンデンサ電圧を求めることができる。
V=(1/C)∫idt   ・・・(1)
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図
【図２】本発明を説明するための原理図
【符号の説明】
【０００９】
Ｃ0…充放電用コンデンサ
Ｃ1~Ｃn…コンデンサ
ＳＷ…半導体スイッチ
Ｌｓ１〜Ｌｓｎ…可飽和リアクトル
Ｅ  …充電器
ａ  …変流器
ｂ  …温度センサ
１ｃ…ケーブル（１）
２ｃ…ケーブル（２）
ｄ  …電圧算出装置本体
ｅ  …表示部
ｆ  …操作部
ｇ  …信号処理部
ｈ  …ＣＰＵ
ｉ  …メモリ
【図１】
2008017669.tif 000003
【図２】
2008017669.tif 000004