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半導体化インパルス電圧発生装置の開発

Research Project

Project/Area Number 08750324
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電力工学・電気機器工学
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

前山 光明  埼玉大学, 工学部, 助教授 (00196875)

Project Period (FY) 1996
Project Status Completed (Fiscal Year 1996)
Budget Amount *help
¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsインパルス発生回路 / マルクス回路 / パルスパワー電源 / 半導体スイッチ / サイリスタ
Research Abstract

[目的]半導体化インパルス電圧発生装置(半導体化IG)は、マルクス回路などに代表される高電圧発生回路に従来用いられているギャップスイッチをサイリスタ(以下Th)に置き換えたIGである。本研究では、複数個あるThのトリガ方法として、初段のThが動作後発生する電圧変化を利用して各段のThをトリガさせる方式を採用し、トリガ回路が単純で、無調整で広い出力電圧範囲をもつ半導体化IGの開発を行った。
[設計・試作]サイリスタを高速(1μs程度)に動作させるためには、時間幅とトリガ電流を適切に設定する必要がある。本研究ではこの調整を容易にさせるため、Thに印可される電圧(Vc)を分圧充電する電源用コンデンサ、単安定マルチバイブレータIC(C-MOS4558B)とトランジスタを組み合わせたトリガ回路を設計製作した。
[40kV・1kA級IGの試作と動作特性測定]12段のIGを試作(一段のコンデンサC=0.1μF)し動作特性を測定した。これにより得られた知見は、以下の通りである。
1)Vc=2kVにおいて、出力電圧Vout=20kV立ち上がり時間τ=0.7μsのインパルス電圧を発生する事ができた。なお、目標の40kVの出力は、段数を増やすことで達成できる見通しを得た。
2)回路の定数を無調整でVout=10〜20kV可変であること、および、Vcを大きくすることで、IGの動作が高速になることを確認した。
3)ゲート回路の消費電力(電流)が小さいため(50μA程度)、IGの充電回路の電源容量を小さくできる。
4)ギャップスイッチを用いたIG場合に比べ、素子の配置の自由度を高くできる。
5)市販のディジタル信号用光ファイバー通信装置を用い、簡易な高電位側電圧測定装置を開発した。

Report

(1 results)
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All Publications (6 results)

  • [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" 平成9年電気学会全国大会. (1997)

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  • [Publications] 石井晋: "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9年電気学会全国大会. (1997)

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  • [Publications] 石塚弘樹: "平衡配位解析プログラムを用いた位置不安定解析" 第14回プラズマ・核融合学会講演会. (1997)

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  • [Publications] "ヘリカル変形を通したポロイダル・トロイダル回路のエネルギー変換" 電気学会 高電圧・一般産業合同研究会資料. 1-6 (1997)

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  • [Publications] M.Maeyama: "New Approach to the 2-D Static Magnetic Field Analysis with induced Current." Proc.the 7^<th> Biennial IEEE Conf.on Electro Magnetic Field Computation. 76-76 (1996)

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  • [Publications] M.Maeyama: "Analysis of Poloidal Divertor Effects on RFP Equilibrium" Abstructs of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. 247-247 (1996)

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      1996 Annual Research Report

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Published: 1996-04-01   Modified: 2016-04-21  

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