[發(fā)明專(zhuān)利]電源裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380080010.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105594307B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田畑要一郎;沖原雄二郎;中村紀(jì)幸;西村真一
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/46
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/46;C01B13/11;H02M7/48
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 柯瑞京

本發(fā)明提供一種在包含等離子產(chǎn)生裝置以及電源裝置的系統(tǒng)中自動(dòng)地決定逆變器的驅(qū)動(dòng)頻率的電源裝置。本發(fā)明所涉及的電源裝置(10)具有：在電源裝置(10)與等離子產(chǎn)生裝置(5)之間創(chuàng)建諧振狀態(tài)的諧振單元(7)；和進(jìn)行如下動(dòng)作的控制部(6)。即，控制部(6)在被指示相對(duì)于額定電力為100％的投入電力值(或100％以下且閾值％以上的投入電力值)時(shí)，使逆變器頻率變化，按照每個(gè)逆變器頻率分別求取逆變器輸出功率因數(shù)。然后，控制部(6)基于成為最高的逆變器輸出功率因數(shù)的逆變器頻率來(lái)將其決定為逆變器的驅(qū)動(dòng)頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電源裝置，對(duì)能生成臭氧氣體、自由基氣體的等離子產(chǎn)生裝置(容性負(fù)載裝置)輸出交流電力且能控制該輸出的交流電力。

背景技術(shù)

一般，生成大量的臭氧氣體、大量的自由基氣體的容性負(fù)載裝置的等離子產(chǎn)生裝置通過(guò)將多個(gè)放電單元并聯(lián)連接而構(gòu)成。在此，各放電單元中，一對(duì)電極對(duì)置配置，在該電極間隔著電介質(zhì)形成放電空間。近年來(lái)，在等離子產(chǎn)生裝置中，通過(guò)將該放電單元多個(gè)層疊或塊化，且并聯(lián)連接，來(lái)謀求非常大規(guī)模的等離子產(chǎn)生裝置。在該等離子產(chǎn)生裝置中，對(duì)放電空間內(nèi)提供原料氣體，電源裝置對(duì)各放電單元間施加交流高電壓。通過(guò)因該電壓的施加而產(chǎn)生的電場(chǎng)，放電空間內(nèi)的氣體被激發(fā)，生成大量的臭氧氣體、大量的自由基氣體。

生成的臭氧氣體以及自由基氣體主要在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域、太陽(yáng)能電池面板制造領(lǐng)域以及平板顯示器制造領(lǐng)域等中作為氧化絕緣膜等的功能膜的成膜用氣體、或部件的清洗用氣體而較多利用。并且，在上述的領(lǐng)域中利用臭氧氣體、自由基氣體的情況下，要求這些氣體的大量提供，并要求能連續(xù)24小時(shí)穩(wěn)定提供高濃度、高純度的這些氣體，并要求能容易地將生成并輸出的氣體量和氣體的濃度控制得穩(wěn)定來(lái)輸出。

于是，一般，在施加交流電壓來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的負(fù)載中，除了有熱電設(shè)備那樣的電阻(R)負(fù)載以外，還有電動(dòng)機(jī)負(fù)載那樣的感性(L)負(fù)載、以及屬于積蓄電荷或施加高電壓的設(shè)備的容性(C)負(fù)載。在熱電設(shè)備那樣的電阻(R)負(fù)載以外的電動(dòng)機(jī)負(fù)載那樣的感性(L)負(fù)載的情況下，一般負(fù)載的阻抗恒定，是若提升從電源向負(fù)載提供的電壓則與電壓提升率成正比地使投入電力增加的負(fù)載。為此，是比較穩(wěn)定的負(fù)載。與此相對(duì)，等離子產(chǎn)生裝置等的容性負(fù)載裝置(C)的負(fù)載的阻抗不恒定，是根據(jù)負(fù)載狀態(tài)不同而使阻抗變動(dòng)這樣的非線性的負(fù)載。為此，難以從電源裝置提供電壓以使等離子產(chǎn)生裝置穩(wěn)定工作。因此，在現(xiàn)有的等離子產(chǎn)生裝置中，易于出現(xiàn)裝置內(nèi)的放電單元部的損壞等。因此，難以利用來(lái)自電源裝置的電壓以使等離子產(chǎn)生裝置長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定工作。

在感性負(fù)載或容性負(fù)載情況下，若對(duì)負(fù)載施加交流電壓，則相對(duì)于施加的負(fù)載電壓Vd，負(fù)載電流Id的相位會(huì)滯后或超前。然后，由此，實(shí)質(zhì)提供的電力容量PQ(＝Vd×Id)相對(duì)于提供給負(fù)載的有效電力PW的比例(負(fù)載功率因數(shù)ηd＝PW/PQ)成為非常低的狀態(tài)。因此，在負(fù)載功率因數(shù)ηd較差的電源裝置中，為了增大有效電力PW，電力容量PQ(＝PW/ηd)也變大，需要非常大的電源裝置。

為此，為了將電源裝置小型化，過(guò)去以來(lái)，已知在電源裝置的輸出部安裝負(fù)載功率因數(shù)ηd改善用的功率因數(shù)改善裝置(功率因數(shù)改善單元)的方案。功率因數(shù)改善裝置在感性負(fù)載和容性負(fù)載中有不同，在感性負(fù)載的情況下，為了改善L負(fù)載而使用電容器組；在容性負(fù)載的情況下，為了改善C負(fù)載而使用電抗。并且，通過(guò)感性負(fù)載(或容性負(fù)載)和功率因數(shù)改善裝置，從而在負(fù)載側(cè)與電源裝置之間創(chuàng)建諧振狀態(tài)的交流電壓頻率fc(諧振頻率)附近，使電源裝置動(dòng)作。

在此，諧振頻率fc用fc＝1/2·π·(L·C)^0.5(以下稱(chēng)作(1)式)求得。

在感性負(fù)載的情況下，將功率因數(shù)改善裝置即電容器組代入(1)式的C，來(lái)求取諧振頻率fc，與此相對(duì)，在容性負(fù)載的情況下，將功率因數(shù)改善裝置即電抗Lp代入(1)式的L，來(lái)求取諧振頻率fc。然后，在該諧振頻率fc的頻率域，使電源裝置動(dòng)作，由此謀求電源裝置的功率因數(shù)改善。

在此，在對(duì)容性負(fù)載的等離子產(chǎn)生裝置施加交流電力的電源裝置中，作為與功率因數(shù)改善相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，例如有專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3。