繰返し運転可能な高速半導体化インパルス電圧発生装置の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650270
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 前山 光明 埼玉大学, 工学部, 教授 (00196875)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 信一 埼玉大学, 工学部, 教授 (40008876)
• Keywords: パルスパワー / 高繰返し / インパルス電圧発生装置 / 半導体スイッチ / サイリスタ / 高速充電

Research Abstract

平成8年度科研費研究(課題番号08750324)で考案した半導体化インパルス発生装置では、2段目以上のスイッチが自動的に動作するため、装置構成が簡便なものである。本研究では、このスイッチング動作が可能な条件で、さらに充電時間を短縮し高繰り返し可能な電源の開発を行った。
平成10年度には、1)共振充電方式も可能な高速充電方式の提案、2)提案方式の実証、3)提案回路方式の設計方法、及び問題点の収集、を行った。その内容は以下の通りである。
1) 高速充電が可能な回路方式の提案
本研究の初めには、ダイオード(以下D)とインダクタンス(以下L)を用いた方法を考案したが、インパルス電圧発生時の誘導の影響などにより、Lを用いないDのみをの方式を考案した。特に、2段目以上のスイッチを自動動作させるために、1μs以内の短時間のみ動作するDを付加し、また、充電時の抵抗を完全に無くすため、従来のマルクス回路とは異なった充電経路の回路方式とした。
2) 提案方式の実証
充電時の損失の小さい共振充電方式を利用した5段の回路を試作し、従来100msであった充電時間を50μsに高速化し、繰り返し率4kHz、充電電圧1.5kvにおいてピーク出力電圧6kvの出力が得られた。
3) 提案回路方式設計法および、問題点の収集。
提案した回路方式で用いられる多数のDについて、印加される最大逆電圧、流れる最大電流値、また、サイリスタを繰り返し運転するために速やかにOFFするための回路の条件、2段目以上のトリガ回路における電源の問題等の知見を得た。

Research Products

• [Publications] 岡村 一弘: "半導体スイッチング素子を用いたマルクス回路の開発" 電気学会論文誌 A. 118A-11. 1318-1319 (1998)
• [Publications] 黒田 智: "半導体化IGの高速充電に関する研究" 平成10年電気学会全国大会講演論文集1. 34-34 (1989)
• [Publications] 菅原 秀和: "SIサイリスタの高速スイッチングに関する研究" 平成10年電気学会全国大会講演論文集1. 36-36 (1989)
• [Publications] 岡村 一弘: "半導体スイッチング素子を用いたパルスパワー電源の高繰り返し化に関する研究" 平成11年電気学会全国大会. 発表予定. (1999)
• [Publications] 黒田 智: "SIサイリスタの高速スイッチングに関する研究" 平成11年電気学会全国大会. 発表予定. (1999)
• [Publications] S.Kuroda: "A study of switing Properties・6SI Thyristor using high current gate current" 12th IEEE Int.Pulse Power Cnference. 発表予定. (1999)
• [Publications] K.Okamura: "Development of the high repetitive impulse voltage generator using semiconductor switches" 12th IEEE Int.Pulse Power Conference. 発表予定. (1999)