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パルス出力を制御するためのデバイス及び方法

国内特許コード P150011795
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2014-549299
公表番号 特表2015-505236
登録番号 特許第5951042号
出願日 平成24年12月28日(2012.12.28)
公表日 平成27年2月16日(2015.2.16)
登録日 平成28年6月17日(2016.6.17)
国際出願番号 CN2012001752
国際公開番号 WO2013097298
国際出願日 平成24年12月28日(2012.12.28)
国際公開日 平成25年7月4日(2013.7.4)
優先権データ
  • 201110457646.9 (2011.12.31) CN
発明者
  • 劉 燿紅
  • 唐 伝祥
  • ▲閻▼ 忻水
  • 賈 ▲韋▼
  • 高 建軍
  • 劉 晋升
  • 印 ▲韋▼
  • 劉 西穎
  • 史 浩
出願人
  • 同方威視技術股▲分▼有限公司
  • 清華大学
発明の名称 パルス出力を制御するためのデバイス及び方法
発明の概要 本発明は、放電時に直列に接続される複数の放電モジュールと、前記複数の放電モジュールに対応し、対応する放電モジュールを導通するように、それぞれが対応する放電モジュールにトリガ信号を提供する複数のトリガと、前記複数の放電モジュールを順次に遅延して導通するように、トリガ信号を制御するための制御ロジックモジュールと、電圧を出力するための出力端と、を備えるパルス変調電源を提供する。
【選択図】 図5
従来技術、競合技術の概要



マルクス発生器は、パルス変調電源を実現する方式であり、コンデンサを並列に充電してから直列に放電する装置である。マルクス発生器はナノ秒レベルの狭パルスと高いパルス周波数を実現できる。ソリッドステートパルス変調電源は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)のようなソリッドステートスイッチによって、パルス変調を行う電源である。現在では、直線加速器に用いられるマルクス発生器の原理に基づくソリッドステートパルス変調電源は、一般的に、各IGBTを同時にトリガリングする動作方式を採用している。





マグネトロンを負荷とする電源システムにおいて、マグネトロン自身のインピーダンス特性によって、特定のパルス電流で動作させるために、パルス前縁の傾きが特定要求を満足する必要がある。 図1 は、パルス前縁の傾きが要求を満足する場合のパルス電流の波形を示す概略図である。

図2は、パルス前縁が急すぎる場合のパルス電流の波形を示す概略図であり、同図に示すように、パルストップに明らかなトップ下降現象を呈する。図3は、パルス前縁が緩やかすぎる場合のパルス電流の波形を示す概略図であり、同図に示すように、パルストップに明らかなトップ上昇現象を呈する。そして、パルス電流の振幅が変化すると、パルス電流の波形のトップをフラットに維持できるパルス前縁の傾きも変化し、振幅が大きいほど、必要となる前縁の傾きも急になる。





パルストップがフラットになれない問題を解決するために、現在解決方案として、パルス電源の出力端に一つのインダクタを直列に接続するのは一般的である。パルス電流の振幅を調整する必要がある場合に、インダクタのインダクタンスを調整することで、インピーダンス整合の目的を達成する。この方法は、パルス電流の振幅を頻繁に調整する必要がある場合、インダクタンスを調整する作業が複雑であり、特にデュアルエネルギー加速器製品用のソリッドステートパルス変調電源において、パルス電流の振幅がパルス周期毎に交互に変化するので、インダクタンスを調整する方法はこれらの製品に実現できない欠点がある。





そのため、マグネトロンの負荷にさらによく適応するために、出力パルス前縁を比較的に便利に制御できることが求められている。

産業上の利用分野



本発明は、一般的にパルス出力の制御に関し、特に、パルス出力前縁の制御に関する。具体的に、本発明はマルクス発生器の原理に基づくソリッドステートパルス変調電源において、出力パルス前縁を制御することに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
放電時に直列に接続される複数の放電モジュールと、
前記複数の放電モジュールに対応し、対応する放電モジュールを導通するように、それぞれが該対応する放電モジュールにトリガ信号を提供する複数のトリガと、
前記複数の放電モジュールを順次に遅延して導通するように、トリガ信号を制御するための制御ロジックモジュールと、
電圧を出力するための出力端と、を備えるパルス変調電源であって、
前記制御ロジックモジュールは、前記パルス変調電源のパルス出力のパルストップが所望の形状となるように、前記複数の放電モジュールを順次導通する際の遅延時間を制御して前記パルス出力のパルス前縁の傾きを調節するように構成された、
ことを特徴とするパルス変調電源

【請求項2】
前記パルス変調電源は、マルクス発生器に基づくパルス変調電源である請求項1に記載のパルス変調電源。

【請求項3】
前記出力端に階段状の出力前縁が発生する請求項2に記載のパルス変調電源。

【請求項4】
前記階段状の出力前縁は、電流伝送ネットワークを通してスムーズになる請求項3に記載のパルス変調電源。

【請求項5】
前記放電モジュールは、IGBTモジュールである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパルス変調電源。

【請求項6】
パルストップにトップ下降が現れる時に、前記遅延を増やす請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパルス変調電源。

【請求項7】
パルストップにトップ上昇が現れる時に、前記遅延を減らす請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパルス変調電源。

【請求項8】
前記制御ロジックモジュールは、
前記パルストップにトップ下降が現れる場合、前記パルス前縁の発生期間中において前記遅延時間を増やして前記パルス前縁の傾きを小さくするとともに、
前記パルストップにトップ上昇が現れる場合、前記パルス前縁の発生期間中において前記遅延時間を減らして前記パルス前縁の傾きを大きくするように構成された、
ことを特徴とする、請求項1記載のパルス変調電源

【請求項9】
放電時に直列に接続される複数の放電モジュールを備えるパルス変調電源において、パルス出力を制御する方法であって、
前記複数の放電モジュールを順次に導通するように、前記複数の放電モジュールに順次に遅延したトリガ信号を提供するステップと、
放電電圧を出力するステップと、を含み、
前記トリガ信号を提供するステップは、前記パルス変調電源のパルス出力のパルストップが所望の形状となるように、前記複数の放電モジュールを順次導通する際の遅延時間を制御して前記パルス出力のパルス前縁の傾きを調節するように構成された、
ことを特徴とするパルス出力を制御する方法。

【請求項10】
前記パルス変調電源は、マルクス発生器に基づくパルス変調電源である請求項に記載の方法。

【請求項11】
前記出力端に階段状の出力前縁が発生する請求項10に記載の方法。

【請求項12】
前記階段状の出力前縁をスムーズにさせるステップをさらに含む請求項11に記載の方法。

【請求項13】
前記放電モジュールは、IGBTモジュールである請求項乃至請求項12のいずれか1項に記載の方法。

【請求項14】
パルストップにトップ下降が現れる時に、前記遅延を増やす請求項乃至請求項12のいずれか1項に記載の方法。

【請求項15】
パルストップにトップ上昇が現れる時に、前記遅延を減らす請求項乃至請求項12のいずれか1項に記載の方法。

【請求項16】
前記トリガ信号を提供するステップは、
前記パルストップにトップ下降が現れる場合、前記パルス前縁の発生期間中において前記遅延時間を増やして前記パルス前縁の傾きを小さくするとともに、
前記パルストップにトップ上昇が現れる場合、前記パルス前縁の発生期間中において前記遅延時間を減らして前記パルス前縁の傾きを大きくするように構成された、
ことを特徴とする、請求項9記載の方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014549299thum.jpg
出願権利状態 登録
分野
  • 電気
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