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技術 パルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法

出願人 ギガフォトン株式会社
発明者 長野仁川筋康文梅田博
出願日 2008年1月29日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-017614
公開日 2009年8月13日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-182021
状態 特許登録済
技術分野 レーザ(1) DC‐DCコンバータ
主要キーワード 各条件値 補正パラメータテーブル 補助パラメータ 変更補正 条件設定値 条件設定項目 出力電圧ライン 直線補間法
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図面 (8)

課題

本願発明の目的は、充電器の出力の制御を容易に行えるパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法を提供することである。

解決手段

充電器に設けた制御部は、条件設定に対応する補正パラメータテーブル補正パラメータと条件設定した出力電圧設定値乗算して出力電圧補正値を求め、次に、求めた出力電圧補正値と条件設定した入力ライン電圧値に基づき充電器の出力を制御する。

概要

背景

磁気パルス圧縮回路を介してレーザ放電部に転送供給してレーザパルス発振を行なわせるパルスレーザ用高圧電源では、充電器エネルギーをタイミングに合わせて磁気パルス圧縮回路に設けたコンデンサに転送し蓄積させている。

(充電器の構成)
最初に充電器の基本構成について説明する。

図7は充電器の基本構成を説明するための図である。

図7において、図の左側が充電器1であり、充電器1には充電器1の出力を制御する制御部15が設けられる。図の右側がパルスレーザ用高圧電源に設けた磁気パルス圧縮回路100である。充電器1には入力電源200から3相交流電圧が供給される。入力電源200の入力電圧は充電器を使用する工場によって異なる。通常は400V程度である。

充電器1の主要回路は、複数の内部素子、すなわち、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3とスイッチング素子4(たとえばIGBT素子)とリーケージトランス5と高圧電源側整流素子6が順次並列接続される構成である。

さらに詳しくは、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。電界コンデンサ3とスイッチング素子4は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。スイッチング素子4と高圧電源側整流素子6はリーケージトランス5を介して磁気的に並列接続される。高圧電源側整流素子6は磁気パルス圧縮回路100の最初の蓄積コンデンサC0と出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

また、入力電源200の入力電圧を測定する第1の分圧抵抗器21が、電界コンデンサ3に並列して入力電圧ライン7、8に電気的に接続される。第1の分圧抵抗器21の分圧比はたとえば100対1に設定され製造される。これにより、入力電圧ライン7、8に100Vが印加されると、理論上は第1の分圧抵抗器21で1Vが実測される。

また、磁気パルス圧縮回路100に出力する出力電圧を測定する第2の分圧抵抗器22が、高圧電源側整流素子6の出力電圧ライン9、10に電気的に並列接続される。第2の分圧抵抗器22の分圧比はたとえば1000対1に設定され製造される。これにより、出力電圧ライン9、10に1000Vが印加されると、理論上は第2の分圧抵抗器22で1Vが実測される。

磁気パルス圧縮回路100は本願発明では本質的でないため、図7では充電器1から転送供給されるエネルギーが最初に蓄積されるコンデンサC0のみを示した。充電器1の高圧電源側整流素子6と磁気パルス圧縮回路100のコンデンサC0は出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

(充電器の動作)
次に充電器の動作について説明する。

図7において、入力電源200から印加された電圧は入力電源側整流素子2を介して整流され、整流された電圧V1が入力電圧ライン7、8に印加される。電界コンデンサ3は印加された電圧V1に比例した電荷を蓄積する。

電界コンデンサ3に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子4により所定のタイミングでリーケージトランス5に転送され、リーケージトランス5でさらに高電圧に変換される。高電圧に変換されたエネルギーは高圧電源側整流素子6で整流され、磁気パルス圧縮回路100に出力される。充電器の出力電圧は数十kV程度である。

入力電圧ライン7、8に接続した第1分圧抵抗器21は、入力電圧ライン7、8の電圧V1の分圧値を常時測定している。測定した分圧値は充電器1に設けた制御部15に入力される。

出力電圧ライン9、10に接続した第2分圧抵抗器22は、出力電圧ライン9、10の電圧V2の分圧値を常時測定している。測定した分圧値は充電器1に設けた制御部15に入力される。

さて上記した充電器1では、充電器1に設けた制御部15が、充電開始時の入力ライン電圧(=電界コンデンサ電圧)、出力電圧設定値および磁気パルス圧縮回路100のC0電圧等に基づいて演算処理を行い、その演算処理の結果を用いてスイッチング素子4のゲート開閉を行い充電器1の制御を行っている。このような制御を「予測制御」という。また、制御部15で行われる上記演算処理を「出力制御演算処理」という。

なお、以下では充電器の制御は入力ライン電圧および出力電圧設定値に基づいて行われるものとする。必要に応じて制御の条件設定項目を付加することができる。

ところで充電器1の内部素子(リーケージトランス、IGBT高圧整流ダイオード等)にはロスが発生する。そのロス分は制御部15で行われる出力制御演算処理に加味されていないため、出力制御演算処理した結果に基づいて充電器1の制御を行っても設定した出力電圧値を得ることができない。しかもロスは条件設定(ここでは入力ライン電圧および出力電圧設定値)により変動する。

(従来の充電器の出力制御方法
そこで従来は以下のような充電器の制御方法を採用していた。

出荷前の充電器1の入力ライン電圧を400Vに設定し、充電器1の出力電圧設定値を定格(ここでは1000Vとする)の50%(500V)に設定した場合を想定する。

充電器1がオンされ、制御部15にこれらの条件が設定されると、制御部15は出力制御演算処理を行い、その結果に基づいて充電器1の出力制御を行う。その場合、設定した出力電圧値(ここでは500V)が正確に出力されることはまれであり、たとえば定格の49%(490V)が第2分圧抵抗器22により実測される。

そこで従来は、充電器1の内部素子を調整して充電器1の出力電圧値が定格の50%(500V)になるように合わせ込んでいた。調整後、入力ライン電圧を400Vとし、出力電圧設定値を定格の50%とした場合は、設定した出力電圧値(500V)を得ることができる。

概要

本願発明の目的は、充電器の出力の制御を容易に行えるパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法を提供することである。 充電器に設けた制御部は、条件設定に対応する補正パラメータテーブル補正パラメータと条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求め、次に、求めた出力電圧補正値と条件設定した入力ライン電圧値に基づき充電器の出力を制御する。

目的

本願発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、本願発明の目的は、出荷後の充電器の出力の制御を容易に行えるパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

制御部を備え、並列接続されたコンデンサ蓄積されたエネルギー磁気パルス圧縮回路を介してレーザ放電部に転送供給してレーザパルス発振を行なわせるパルスレーザ用高圧電源充電器に適用され、前記制御部に条件設定された少なくとも入力電源側の入力ライン電圧値と前記充電器の出力電圧設定値に基づき前記充電器の出力を制御する方法であって、前記充電器の出力を制御する方法は、前記充電器をオンし、次に前記制御部に予め複数の入力ライン電圧値と複数の出力電圧設定値の条件設定テーブルを記憶させ、次に前記条件設定テーブルの各条件設定において前記充電器の出力電圧を実測し、次に前記各出力電圧設定値と前記実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求め、次に、求めた補正パラメータに基づき前記条件設定テーブルに対応する補正パラメータテーブルを作成し、次に前記制御部に前記補正パラメータテーブルを記憶させ、その後前記パルスレーザ用高圧電源に前記充電器を接続し前記充電器の制御を行うに際して、条件設定された前記制御部は、前記条件設定に対応する前記補正パラメータテーブルの補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求め、次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御することを特徴とするパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法

請求項2

前記補正パラメータテーブルの補正パラメータ間で条件設定するときは、直線補間法により補正パラメータを求めることを特徴とする請求項1記載のパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法。

請求項3

充電器を動作中、所定の条件設定が変更された場合は、前記制御部は、前記制御部に記憶させた前記補正パラメータテーブルから変更後の条件設定に対応する補正パラメータを読み出し、次に前記読み出した補正パラメータと変更後の前記出力電圧設定値を乗算して変更後の出力電圧補正値を求め、次に前記変更後の出力電圧補正値および変更後の入力ライン電圧に基づき前記充電器の出力を制御することを特徴とする請求項1または2記載のパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法。

技術分野

0001

本願発明は、充電器制御方法に関し、特に並列接続されたコンデンサ蓄積されたエネルギー磁気パルス圧縮回路を介してレーザ放電部に転送供給してレーザパルス発振を行なわせるパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法に関する。

背景技術

0002

磁気パルス圧縮回路を介してレーザ放電部に転送供給してレーザパルス発振を行なわせるパルスレーザ用高圧電源では、充電器のエネルギーをタイミングに合わせて磁気パルス圧縮回路に設けたコンデンサに転送し蓄積させている。

0003

(充電器の構成)
最初に充電器の基本構成について説明する。

0004

図7は充電器の基本構成を説明するための図である。

0005

図7において、図の左側が充電器1であり、充電器1には充電器1の出力を制御する制御部15が設けられる。図の右側がパルスレーザ用高圧電源に設けた磁気パルス圧縮回路100である。充電器1には入力電源200から3相交流電圧が供給される。入力電源200の入力電圧は充電器を使用する工場によって異なる。通常は400V程度である。

0006

充電器1の主要回路は、複数の内部素子、すなわち、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3とスイッチング素子4(たとえばIGBT素子)とリーケージトランス5と高圧電源側整流素子6が順次並列接続される構成である。

0007

さらに詳しくは、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。電界コンデンサ3とスイッチング素子4は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。スイッチング素子4と高圧電源側整流素子6はリーケージトランス5を介して磁気的に並列接続される。高圧電源側整流素子6は磁気パルス圧縮回路100の最初の蓄積コンデンサC0と出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

0008

また、入力電源200の入力電圧を測定する第1の分圧抵抗器21が、電界コンデンサ3に並列して入力電圧ライン7、8に電気的に接続される。第1の分圧抵抗器21の分圧比はたとえば100対1に設定され製造される。これにより、入力電圧ライン7、8に100Vが印加されると、理論上は第1の分圧抵抗器21で1Vが実測される。

0009

また、磁気パルス圧縮回路100に出力する出力電圧を測定する第2の分圧抵抗器22が、高圧電源側整流素子6の出力電圧ライン9、10に電気的に並列接続される。第2の分圧抵抗器22の分圧比はたとえば1000対1に設定され製造される。これにより、出力電圧ライン9、10に1000Vが印加されると、理論上は第2の分圧抵抗器22で1Vが実測される。

0010

磁気パルス圧縮回路100は本願発明では本質的でないため、図7では充電器1から転送供給されるエネルギーが最初に蓄積されるコンデンサC0のみを示した。充電器1の高圧電源側整流素子6と磁気パルス圧縮回路100のコンデンサC0は出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

0011

(充電器の動作)
次に充電器の動作について説明する。

0012

図7において、入力電源200から印加された電圧は入力電源側整流素子2を介して整流され、整流された電圧V1が入力電圧ライン7、8に印加される。電界コンデンサ3は印加された電圧V1に比例した電荷を蓄積する。

0013

電界コンデンサ3に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子4により所定のタイミングでリーケージトランス5に転送され、リーケージトランス5でさらに高電圧に変換される。高電圧に変換されたエネルギーは高圧電源側整流素子6で整流され、磁気パルス圧縮回路100に出力される。充電器の出力電圧は数十kV程度である。

0014

入力電圧ライン7、8に接続した第1分圧抵抗器21は、入力電圧ライン7、8の電圧V1の分圧値を常時測定している。測定した分圧値は充電器1に設けた制御部15に入力される。

0015

出力電圧ライン9、10に接続した第2分圧抵抗器22は、出力電圧ライン9、10の電圧V2の分圧値を常時測定している。測定した分圧値は充電器1に設けた制御部15に入力される。

0016

さて上記した充電器1では、充電器1に設けた制御部15が、充電開始時の入力ライン電圧(=電界コンデンサ電圧)、出力電圧設定値および磁気パルス圧縮回路100のC0電圧等に基づいて演算処理を行い、その演算処理の結果を用いてスイッチング素子4のゲート開閉を行い充電器1の制御を行っている。このような制御を「予測制御」という。また、制御部15で行われる上記演算処理を「出力制御演算処理」という。

0017

なお、以下では充電器の制御は入力ライン電圧および出力電圧設定値に基づいて行われるものとする。必要に応じて制御の条件設定項目を付加することができる。

0018

ところで充電器1の内部素子(リーケージトランス、IGBT高圧整流ダイオード等)にはロスが発生する。そのロス分は制御部15で行われる出力制御演算処理に加味されていないため、出力制御演算処理した結果に基づいて充電器1の制御を行っても設定した出力電圧値を得ることができない。しかもロスは条件設定(ここでは入力ライン電圧および出力電圧設定値)により変動する。

0019

(従来の充電器の出力制御方法
そこで従来は以下のような充電器の制御方法を採用していた。

0020

出荷前の充電器1の入力ライン電圧を400Vに設定し、充電器1の出力電圧設定値を定格(ここでは1000Vとする)の50%(500V)に設定した場合を想定する。

0021

充電器1がオンされ、制御部15にこれらの条件が設定されると、制御部15は出力制御演算処理を行い、その結果に基づいて充電器1の出力制御を行う。その場合、設定した出力電圧値(ここでは500V)が正確に出力されることはまれであり、たとえば定格の49%(490V)が第2分圧抵抗器22により実測される。

0022

そこで従来は、充電器1の内部素子を調整して充電器1の出力電圧値が定格の50%(500V)になるように合わせ込んでいた。調整後、入力ライン電圧を400Vとし、出力電圧設定値を定格の50%とした場合は、設定した出力電圧値(500V)を得ることができる。

発明が解決しようとする課題

0023

ところで、工場によっては出荷後の充電器1に入力ライン電圧がたとえば500V印加される場合がある。その場合、出荷前に調整済みの充電器1をオンして、たとえば入力ライン電圧500V、出力電圧設定値500V(50%)の条件設定値を制御部15に入力し、出力制御演算処理を行い充電器1の出力電圧値を実測すると、たとえば定格の48%(480V)の出力電圧値になってしまう。

0024

すなわち、充電器1は条件設定によりロス分が変動するため、出荷前に調整した条件設定と異なる条件設定で充電器1を制御した場合、出力電圧設定値と実際の出力電圧実測値でずれが出てしまう。パルスレーザ用高圧電源側から要求された出力電圧値を充電器1が出力できないと、パルスレーザ用高圧電源を用いたパルスレーザ装置の性能を悪化させる原因となる。

0025

一方、充電器は出荷後どのような条件設定で使用されるか予め分からないため、すべての条件設定を想定して出荷前の充電器を調整することは困難であった。

0026

本願発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、本願発明の目的は、出荷後の充電器の出力の制御を容易に行えるパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0027

以上のような目的を達成するために、第1発明は、
制御部を備え、並列接続されたコンデンサに蓄積されたエネルギーを磁気パルス圧縮回路を介してレーザ放電部に転送供給してレーザパルス発振を行なわせるパルスレーザ用高圧電源の充電器に適用され、前記制御部に条件設定された少なくとも入力電源側の入力ライン電圧値と前記充電器の出力電圧設定値に基づき前記充電器の出力を制御する方法であって、
前記充電器の出力を制御する方法は、
前記充電器をオンし、次に前記制御部に予め複数の入力ライン電圧値と複数の出力電圧設定値の条件設定テーブルを記憶させ、次に前記条件設定テーブルの各条件設定において前記充電器の出力電圧を実測し、次に前記各出力電圧設定値と前記実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求め、次に、求めた補正パラメータに基づき前記条件設定テーブルに対応する補正パラメータテーブルを作成し、次に前記制御部に前記補正パラメータテーブルを記憶させ、その後前記パルスレーザ用高圧電源に前記充電器を接続し前記充電器の制御を行うに際して、条件設定された前記制御部は、前記条件設定に対応する前記補正パラメータテーブルの補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求め、次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御することを特徴とする。

0028

第1発明を図1図4を参照して説明する。

0029

充電器1をオンし、次に制御部15に予め3個の入力ライン電圧値と3個の出力電圧設定値を組み合わせた図2の条件設定テーブル17を記憶させる(ステップS1)。次に条件設定テーブル17の各条件設定において充電器1の出力電圧を実測する(ステップS2)。次に各出力電圧設定値と実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求める(ステップS3)。次に、求めた補正パラメータに基づき図2の条件設定テーブル17に対応する図3の補正パラメータテーブル18を作成する(ステップS4)。次に制御部15に補正パラメータテーブル18を記憶させる(ステップS5)。

0030

その後パルスレーザ用高圧電源に充電器1を接続し、充電器1の制御を行うに際して、図2のいずれかの条件設定が行われた制御部15は、前記条件設定に対応する図3の補正パラメータテーブル18の補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS6)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき充電器1の出力を制御する(ステップS7)。

0031

以上のように本願第1発明では、充電器1を出荷する前に、各条件設定において充電器1の出力電圧を実測して得た補正パラメータテーブルを予め作成しておき、出荷後、この補正パラメータテーブルを用いて出力電圧補正値を求め、この出力電圧補正値に基づき充電器1の出力を制御している。

0032

第2発明は、第1発明において、
前記補正パラメータテーブルの補正パラメータ間で条件設定するときは、直線補間法により補正パラメータを求めることを特徴とする。

0033

第2発明を図1〜3、4を用いて説明する。

0034

第2発明の場合、ステップS10〜ステップS14は、第1発明のステップS1〜ステップS5と基本的に同じである。

0035

ステップS14の後、パルスレーザ用高圧電源に充電器1を接続し充電器1の制御を行うに際して、図2の9個の条件設定と異なる中間条件設定を行う(ステップS15)。次に、制御部15は、図3の補正パラメータテーブルを参照して、中間条件設定に対応する中間補正パラメータを求める(ステップS16)。

0036

中間条件設定された制御部15は、前記中間条件設定に対応する前記中間補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS17)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS18)。

0037

以上のように本願第2発明では、充電器1を出荷する前に、各条件設定において充電器1の出力電圧を実測して得た補正パラメータテーブルを予め作成しておき、出荷後、この補正パラメータテーブルから直線補間法により中間補正パラメータを求め、求めた中間補正パラメータに基づき出力電圧補正値を演算し、演算した出力電圧補正値に基づき充電器1の出力を制御している。

0038

第3発明は、第1発明または第2発明において、
充電器を動作中、所定の条件設定が変更された場合は、前記制御部は、前記制御部に記憶させた前記補正パラメータテーブルから変更後の条件設定に対応する補正パラメータを読み出し、次に前記読み出した補正パラメータと変更後の前記出力電圧設定値を乗算して変更後の出力電圧補正値を求め、次に前記変更後の出力電圧補正値および変更後の入力ライン電圧に基づき前記充電器の出力を制御することを特徴とする。

0039

第3発明を図1〜3、4を用いて説明する。

0040

第3発明の場合、ステップS20〜ステップS26は、第1発明のステップS1〜ステップS7と基本的に同じである。

0041

ステップS26の後、上記条件設定で充電器を動作中、ほかの条件設定に変更される(ステップS27)。次に、制御部15は変更された条件設定に応じて、図3を参照してただちに変更補正パラメータを求める(ステップS28)。次に、上記条件設定で充電器を動作中、ほかの条件設定に変更される(ステップS28)。次に、制御部15は変更された条件設定に応じて、ただちに変更補正パラメータを求める(ステップS29)。制御部15は、前記求めた変更後の補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS30)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記変更した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS31)。

0042

以上のように本願第3発明では、充電器1を出荷する前に、各条件設定において充電器1の出力電圧を実測して得た補正パラメータテーブルを予め作成しておき、出荷後、所定の条件設定で充電器1の動作中、条件設定が変更されたとき、制御部はただちに変更後の補正パラメータを求め、この変更後の補正パラメータに基づき出力電圧補正値を演算し、演算した出力電圧補正値に基づき充電器1の出力を制御している。

発明の効果

0043

本願第1発明によれば、予め補正パラメータテーブルが作成されているので、工場出荷後どのような条件設定が行われても、所望した出力電圧値を出力できるので充電器の制御を容易に行うことができる。

0044

第2発明によれば、予め設定した条件設定とは異なる任意の条件設定を行っても、直線補間法で求めた中間補正パラメータを用いて出荷後の充電器の制御を容易に行うことができる。

0045

第3発明によれば、充電器を動作中、条件設定が変更されたとしても自動的に変更後の補正パラメータを求めることができ、その求めた補正パラメータに基づき充電器の制御を容易に行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0046

以下、本願発明のパルスレーザ用高圧電源の充電器の制御方法の実施例について図を参照しながら説明する。

0047

図1は本願発明が適用する充電器を説明するための図である。

0048

図1に示す充電器は図7で説明した充電器1と基本構成が同じである。したがって図1図7において全く同一部材であるものには同符号をつけている。図1図7と異なるのはあとで説明するように制御部15だけである。

0049

図1において、図の左側が充電器1であり、図の右側がパルスレーザ用高圧電源に設けた磁気パルス圧縮回路100である。充電器1には入力電源200から3相交流電圧が供給される。入力電源200の入力電圧は充電器を使用する工場によって異なる。通常は400V程度である。

0050

充電器1の主要回路は、複数の内部素子、すなわち、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3とスイッチング素子4(たとえばIGBT素子)とリーケージトランス5と高圧電源側整流素子6が順次並列接続される構成である。

0051

さらに詳しくは、入力電源側整流素子2と電界コンデンサ3は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。電界コンデンサ3とスイッチング素子4は入力電圧ライン7、8を介して電気的に並列接続される。スイッチング素子4と高圧電源側整流素子6はリーケージトランス5を介して磁気的に並列接続される。高圧電源側整流素子6は磁気パルス圧縮回路100の最初の蓄積コンデンサC0と出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

0052

また、入力電源200の入力電圧を測定する第1の分圧抵抗器21が、電界コンデンサ3に並列して入力電圧ライン7、8に電気的に接続される。第1の分圧抵抗器21の分圧比はたとえば100対1に設定され製造される。これにより、入力電圧ライン7、8に100Vが印加されると、理論上は第1の分圧抵抗器21で1Vが実測される。

0053

また、磁気パルス圧縮回路100に出力する出力電圧を測定する第2の分圧抵抗器22が、高圧電源側整流素子6の出力電圧ライン9、10に電気的に並列接続される。第2の分圧抵抗器22の分圧比はたとえば1000対1に設定され製造される。これにより、出力電圧ライン9、10に1000Vが印加されると、理論上は第2の分圧抵抗器22で1Vが実測される。

0054

充電器1に設けた制御部15は、入力ライン電圧と出力電圧設定値に基づいて出力制御演算処理を行い、その出力制御演算処理の結果を用いてスイッチング素子4のゲートの開閉を行い充電器1の出力の制御を行っている。また、制御部15は記憶部16に、条件設定テーブル17と条件設定に対応する補正パラメータテーブル18を設けており、補正パラメータテーブル18に所定のパラメータを記憶できる。また、補正パラメータテーブル18を用いて所定の演算が可能である。

0055

なお、以下では充電器1の制御は、条件設定された入力ライン電圧および出力電圧設定値に基づいて行われるものとする。必要に応じて制御の条件設定項目を付加することができる。制御部15の条件設定は、制御部15に直接設定値を入力してもよく、あるいは制御部15を外部コンピュータに接続し、外部コンピュータから制御部15に設定値を入力してもよい。

0056

磁気パルス圧縮回路100は本願発明では本質的でないため、図1では充電器1から転送供給されるエネルギーが最初に蓄積されるコンデンサC0のみを示した。充電器1の高圧電源側整流素子6と磁気パルス圧縮回路100のコンデンサC0は出力電圧ライン9、10を介して電気的に並列接続される。

0057

さて背景技術で述べたように、従来は、充電器の内部素子を調整して充電器の出力電圧値が所望の値になるように合わせ込んでいた。

0058

しかしながら上記調整による制御方法の場合、以下の問題があった。

0059

すなわち、充電器は条件設定によりロス分が変動するため、出荷前に調整した条件設定と異なる条件設定で充電器を出力制御した場合、出力電圧設定値と実際の出力電圧実測値でずれが出てしまう。一方、充電器は出荷後どのような条件設定で使用されるか予め分からないため、すべての条件設定を想定して出荷前の充電器を調整することは困難であった。

0060

そこで本願発明は、上記の問題を全く考慮することなく、充電器の条件設定をどのように行っても充電器の出力を容易に制御できる方法を採用している。

0061

すなわち、本願発明では、出荷後の充電器の条件設定において、充電器の出力電圧を実測し、次に内部素子を調整することにより、その実測した出力電圧実測値を出力電圧設定値に合わせ込む方法を取らない。本願発明では、設定した出力電圧設定値に合わせ込むかわりに、充電器の出力電圧を実測して得た補正パラメータを用いて充電器の出力を制御する方法を採用している。

0062

本願第1発明に適用する充電器1は、図1に説明した制御部15を備えている。

0063

図2は充電器の制御部に設けた条件設定テーブルである。

0064

図2において、縦のパラメータは入力ライン電圧値(3条件)であり、横のパラメータは出力電圧設定値(3条件)である。出力電圧値の定格は1000Vである。組み合わせた条件設定の数は9個(条件設定1〜条件設定9)あり、たとえば条件設定4は、入力ライン電圧を400V、出力電圧設定値60%(ここでは600V)が条件設定の具体的内容であることを意味する。図2の条件設定値は一例であり、条件設定の各条件値は任意に設定することができる。また、入力ライン電圧値と出力電圧設定値およびそれぞれの条件数を変更してもよい。たとえば入力ライン電圧値を4条件とし、出力電圧設定値を4条件にしてもよい。

0065

図3は充電器の制御部に設けた補助パラメータテーブルである。

0066

図3において、縦のパラメータは入力ライン電圧値(3条件)であり、横のパラメータは出力電圧設定値(3条件)である。すなわち、補助パラメータテーブル18は図2の条件設定テーブル17に対応している。図3には各条件設定に対応する補助パラメータが記載されているが、これについては以下の工程の説明のなかで説明する。

0067

上記構成の充電器1をパルスレーザ用高圧電源の充電器1として適用し、前記充電器1の出力を制御する方法は以下のように行っている。

0068

図4は本願発明の実施例1を説明するための工程図である。なお、以下におおける部品の符号は図1の部品の符号に対応する。

0069

充電器1をオンし、次に制御部15に予め3個の入力ライン電圧値と3個の出力電圧設定値の条件設定テーブル17を記憶させる(ステップS1)。次に条件設定テーブル17の各条件設定において充電器1の出力電圧を実測する(ステップS2)。次に前記各出力電圧設定値と前記実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求める(ステップS3)。次に、求めた補正パラメータに基づき条件設定テーブル17に対応する補正パラメータテーブル18を作成する(ステップS4)。次に制御部15に補正パラメータテーブル18を記憶させる(ステップS5)。

0070

ここでステップS2からステップS4の工程を具体的に説明しておく。

0071

たとえば入力ライン電圧値が400V、出力電圧設定値が600V(60%)の条件設定(図2の条件設定4)を行い、実測した出力電圧実測値が594Vであったとする。これは設定した電圧値(600V)より低めの電圧値(594V)が出力されたことを意味する。その場合、出力電圧設定値と出力電圧実測値の比は1.01であり、この値を条件設定4に対応する補助パラメータとする。ほかの8個の条件設定においても同様である。図3には、条件設定1〜9に対応する補助パラメータ1〜9の具体的な数値が載せてある。補助パラメータの数値が大きいほど出力電圧設定値と出力電圧実測値のずれが大きいことを意味する。

0072

その後パルスレーザ用高圧電源に充電器1を接続し充電器1の制御を行うに際して、図2のいずれかの条件設定を行う(ステップS6)。制御部15は、前記条件設定に対応する補正パラメータテーブル18の補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS7)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS8)。

0073

次に、出荷前に補助パラメータテーブルが作成されている場合の充電器の制御の動作を具体的に説明する。

0074

制御部15に入力ライン電圧値が400V、出力電圧設定値が600Vの条件設定(図3の条件設定4)が行われたとする。すると制御部15はステップS6により出力電圧設定値600Vに補助パラメータ1.01を乗算して出力電圧補正値606Vを求める。次に、制御部15は、条件設定4の入力ライン電圧400V、出力電圧設定値600Vを用いるかわりに、ステップS6で求めた出力電圧補正値606Vと入力ライン電圧値400Vを用いて出力制御演算処理を行い、その出力制御演算処理の結果に基づいて充電器1の出力の制御を行う。これにより、出力電圧設定値600Vに近い出力電圧値を得ることができる。

0075

以上のように本願第1発明では、充電器を出荷する前に、各条件設定において充電器1の出力電圧を実測して得た補正パラメータテーブルを予め作成しておき、出荷後、この補正パラメータテーブルを用いて出力電圧補正値を求め、この出力電圧補正値に基づき充電器1の出力を制御している。これにより、予め補正パラメータテーブルが作成されているので、工場出荷後どのような条件設定が行われても、所望した出力電圧値を出力できるので充電器の制御を容易に行うことができる。

0076

実施例1の場合、補助パラメータテーブルに対応する所定の条件設定により受電器1の制御を行っている。

0077

実施例2では、予め設定した条件設定に対応しない条件設定を行った場合の充電器1の出力の制御方法を説明する。

0078

図5は本願発明の実施例2を説明するための工程図である。なお、以下におおける部品の符号は図1の部品の符号に対応する。

0079

充電器1をオンし、次に制御部15に予め3個の入力ライン電圧値と3個の出力電圧設定値の条件設定テーブル17を記憶させる(ステップS10)。次に前記条件設定テーブル17の各条件設定において充電器1の出力電圧を実測する(ステップS11)。次に前記各出力電圧設定値と前記実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求める(ステップS12)。次に、求めた補正パラメータに基づき前記条件設定テーブル18に対応する補正パラメータテーブル18を作成する(ステップS13)。次に前記制御部に前記補正パラメータテーブル18を記憶させる(ステップS14)。ここまでは基本的に実施例1のステップS1〜ステップS5と同じである。

0080

その後パルスレーザ用高圧電源に充電器1を接続し充電器1の制御を行うに際して、図2の9個の条件設定と異なる中間条件設定を行う(ステップS15)。次に、制御部15は、図3の補正パラメータテーブルを参照して、中間条件設定に対応する中間補正パラメータを求める(ステップS16)。

0081

ここで中間補正パラメータの求め方について説明しておく。

0082

たとえば、中間条件設定Aが入力ライン電圧400V、出力電圧設定値70%(700V)とする。この条件設定は、図3の補正パラメータテーブル18によれば、補正パラメータ1.01と1.03の間にある。そこで中間条件設定Aに対応する中間補正パラメータとして比例計算により中間補正パラメータ1.02を演算する。また、たとえば中間条件設定Bが入力ライン電圧440V、出力電圧設定値80%(800V)とする。この条件設定は、図3の補正パラメータテーブル18によれば、補正パラメータ1.03と1.05の間にある。そこで中間条件設定Bに対応する中間補正パラメータとして比例計算により1.04を演算する。なお、上記した中間補正パラメータを求める演算方法を本願発明では「直線補間法」という。他の中間条件設定の場合もその演算方法は明らかであるのでその説明は省略する。

0083

中間条件設定された制御部15は、前記中間条件設定に対応する前記中間補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS17)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS18)。

0084

上記実施例2によれば、予め設定した条件設定とは異なる任意の条件設定を行っても、直線補間法で求めた中間補正パラメータを用いて出荷後の充電器の制御を容易に行うことができる。

0085

実施例1、2の場合、一旦条件設定がされると、その後その条件設定は変更されなかった。

0086

実施例3では、充電器1の動作中、何らかの事情により条件設定が変更された場合の充電器1の出力の制御方法を説明する。

0087

図6は本願発明の実施例3を説明するための工程図である。なお、以下におおける部品の符号は図1の部品の符号に対応する。

0088

充電器1をオンし、次に制御部15に予め複数の入力ライン電圧値と複数の出力電圧設定値の条件設定テーブル17を記憶させる(ステップS20)。次に前記条件設定テーブル17の各条件設定において充電器1の出力電圧を実測する(ステップS21)。次に前記各出力電圧設定値と前記実測して取得した各出力電圧実測値との比から補正パラメータを求める(ステップS22)。次に、求めた補正パラメータに基づき前記条件設定テーブル18に対応する補正パラメータテーブル18を作成する(ステップS23)。次に前記制御部に前記補正パラメータテーブル18を記憶させる(ステップS24)。

0089

その後パルスレーザ用高圧電源に充電器1を接続し充電器1の制御を行うに際して、図2のいずれかの条件設定を行う(ステップS25)。制御部15は、前記条件設定に対応する前記補正パラメータテーブル18の補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS26)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記条件設定した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS27)。ここまでは基本的に実施例1のステップS1〜ステップS8と同じである。

0090

次に、上記条件設定で充電器を動作中、ほかの条件設定に変更される(ステップS28)。次に、制御部15は変更された条件設定に応じて、ただちに変更補正パラメータを求める(ステップS29)。

0091

ここで変更後の補正パラメータの求め方について説明しておく。

0092

イ、変更後の条件設定が図2の条件設定1〜9のいずれかの場合
この場合は、図2の条件設定に対応する図3の補正パラメータが求める変更後の補正パラメータである。

0093

ロ、変更後の条件設定が実施例2の中間条件設定の場合
この場合は、実施例2のステップS16の方法により中間補正パラメータを求める。この中間補正パラメータが変更後の補正パラメータである。

0094

次に、制御部15は、前記求めた変更後の補正パラメータと前記条件設定した出力電圧設定値を乗算して出力電圧補正値を求める(ステップS30)。次に、前記求めた出力電圧補正値と前記変更した入力ライン電圧値に基づき前記充電器の出力を制御する(ステップS31)。

0095

上記実施例3によれば、充電器を動作中、条件設定が変更されたとしても自動的に変更後の補正パラメータを求めることができ、その求めた補正パラメータに基づき充電器の制御を容易に行うことができる。

図面の簡単な説明

0096

図1は本願発明が適用する充電器を説明するための図である。
図2は充電器の制御部に設けた条件設定テーブルである。
図3は充電器の制御部に設けた補助パラメータテーブルである。
図4は本願発明の実施例1を説明するための工程図である。
図5は本願発明の実施例2を説明するための工程図である。
図6は本願発明の実施例3を説明するための工程図である。
図7は充電器の基本構成を説明するための図である。

符号の説明

0097

C0コンデンサ
1充電器
2、6整流素子
3電界コンデンサ
4スイッチング素子
5リーケージトランス
11 第1分圧抵抗器
12 第2分圧抵抗器
15 制御部
16 記憶部
17条件設定テーブル
18補助パラメータテーブル
100 磁気パルス圧縮回路

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