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非線形伝送線路を用いた高速高電圧パルス電源

研究課題

研究課題/領域番号 07555087
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

石井 彰三  東京工業大学, 工学部, 教授 (40016655)

研究分担者 石井 彰  東芝, 環境機器開発研究所, 研究員
井深 真治  東京工業大学, 工学部, 助手 (70262277)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
1996年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1995年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
キーワード非線形伝送線路 / セラミックコンデンサ / 高電圧パルス / Siサイリスタ / パルスパワー工学 / 半導体パワーデバイス / 高速高電圧パルス / サイリスタ / 非線形線路 / 高電圧パルス発生器 / 非線形波動 / パルスパワー技術 / パワーデバイス
研究概要

高速高電圧パルスを産業応用に適用するにあたっては、半導体パワーデバイスを積極的に利用し高信頼性、高繰り返し動作の実現をはかることが不可欠である。しかしながら既存の半導体パワーデバイスは高速な立上がりのスイッチング特性を持っていない問題があった。本研究では非線形伝送線路を加えることにより、従来の半導体パワーデバイスを用いても高速の立上がり時間を有する出力10kV以上の高電圧パルス電源を実現できた。まず、市販のセラミックコンデンサを用いた伝送線路により、負荷に対するインピーダンス整合、エネルギー転送特性などパルス電源としての非線形伝送線路の性能を調べた。次に、高耐圧でかつ非線形容量特性を持つセラミックコンデンサを試作して温度、雰囲気、材料の組成など焼結時の条件を確立した。さら高電圧動作時の特性を評価し、高電圧非線形伝送線路の実現への道を開いた。実用化において問題となるコンデンサなどで生じる損失の評価は、数値シミュレーションによる回路解析から検討を加えたが、今後の課題の多いことも明らかとなった。パルスの発生は高速動作が期待できる静電誘導サイリスタを用いることとした。この素子のパルススイッチング特性はよく調べられていないので、コンデンサ放電回路に適用した場合について基礎データを収集した。高電圧化には素子を直列接続して対応せざるを得ないが、さらに高速化という条件を満足させるには、ゲート回路の改良、ゲートタイミングの最適化など特別な配慮を加えなければならないことを明らかにし、素子を五段に直列接続した試作回路において出力15kVの高速高電圧パルスを得た。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] 沖田裕二: "インジェクション方式による尖頭ピークレスのロングパルスTE-CO_2レーザ" 電気学会論文誌D. 116. 503-504 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Ibuka: "Fast High Voltage Pulse Generator with Nonlinear Transmission Line for High Repatitive" 10th IEEE International Pulsed Power Conf.2. 1365-1370 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira Ishii: "Nonlinear High Voltage Transmission Line for Transversely Excited CO_2 Lasers" Int.Conf. on Pla in Ionized Gases. 75-76 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ishii: "Nonlinear Transmission Line as a Fast High-Voltage Pulse Generator for Pulsed Gas Lasers" Int.Conf. on Gas Discharge and Their Applications. 2. 344-347 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Okita: "A long-pulse TE-CO_2 Laser without Spike-Output by an Injection Method" The Trans.of IEEJD. 116,4. 503-504 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Ibuka: "FAST HIGH VOLTAGE PULSE CENERATOR WITH NONLINEAR TRANSMISSION LINE FOR HIGH REPETITIVE OPERATION" 10th IEEE Int.Pulsed Power Conf.2. 1365-1370 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akira Ishii: "Nonlinear High Voltage Transmission Line for Transversely Excited CO_2 Lasers" Int.Conf.on Phenomena in Ionized Gases. 76-76 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ishii: "Nonlinear Transmission Line as a Fast High-Voltage Pulse Generator for Pulsed Gas Lasers" Int.Conf.on Gas Discharge and Their Applications. 2. 344-347 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井深真治: "ソリトンの衝突を用いた高速高電圧パルスの発生" 電気学会電子デバイス・半導体電力変換合同研究会. EDD-96-90 SPC-96-70. 11-20 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 斎藤数成: "電力用高速SIサイリスタのパルスパワー応用への検討" 第43回応用物理学関係連合講演会. 1-26. (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部健一: "非線形伝送線路中でのソリトンの伝搬・衝突を用いた高速高電圧パルス電源" 平成8年電気学会全国大会. 1-151. (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A. Ishii: "Nonlinear high vdtage transmission line for transversely excited CO_2 lasers" Proc. of the 22nd International conference on phenomena in Ionized Gases. 75-76 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A. Ishii: "Nonlinear transinission line as a fast high voltage pulse generator for pulsed gas lasers" Proc. of the 11th International conference Gas Dicharges and Their Applecations. II. 344-347 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 彰三: "パワーデバイスを用いたパルスパワー電源への期待とその問題点" 電気学会研究会資料 EDD-95-74.SPC-95-57. 1050-1056 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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