裝置的控制例。
[0050][電壓型直流電源裝置的結構]
[0051]本發明的電壓型直流電源裝置具備:電壓型降壓斬波部，其構成直流源；逆變器，其具有由第I開關元件?第4開關元件這4個開關元件構成的電橋電路，并通過開關元件的動作將電壓型降壓斬波部的直流輸出變換為單相的交流電力；整流部，其對逆變器的輸出進行交直變換，并將得到的直流供給到負載；控制部，其控制電壓型降壓斬波部和逆變器；以及短路部，其在電壓型降壓斬波部和逆變器之間，通過短路開關元件使電壓型降壓斬波部的正端子和負端子間短路。
[0052]在通常的電力供給動作中，電壓型降壓斬波部將直流電力的電壓變換為預定電壓來輸出直流電壓。逆變器通過第I開關元件?第4開關元件的動作切換電流路徑，由此將電壓型降壓斬波部的直流輸出變換為單相的交流電力。整流部通過交直變換，將由逆變器進行變換而得的交流電力變換為直流電力，并將變換后的直流電力供給到負載。
[0053]在向負載供給直流電力的動作狀態中，在負載即等離子發生裝置中發生電弧放電時，負載電壓下降，并且從電源側向負載流過過剩電流。本發明的電壓型直流電源裝置，在發生了該電弧放電時，停止從電源側向負載的電力供給，之后，在電弧放電消弧后恢復從電源側向負載的電力供給。
[0054]電弧放電的消弧的有無，除了可以通過負載電壓等的電壓檢測來進行判定外，還可以預先設定電弧放電發生后到電弧放電消弧為止的時間，并根據該設定時間的經過來判斷為已消弧。
[0055]使用圖1和圖2說明本發明的電壓型直流電源裝置的結構例。
[0056]圖1、圖8所示的電壓型直流電源裝置I具備:電壓型降壓斬波部2，其構成直流源；逆變器3，其具有由第I開關元件?第4開關元件這4個開關元件構成的電橋電路，并通過開關元件的動作將電壓型降壓斬波部2的直流輸出變換為單相的交流電力；整流部4，其對逆變器3的輸出進行交直變換，并將得到的直流供給到負載；控制部5，其控制電壓型降壓斬波部2和逆變器3 ;以及短路部10，其在電壓型降壓斬波部2和逆變器3之間，通過短路用開關元件Q2使電壓型降壓斬波部2的正端子P和負端子N之間短路。該短路部10也作為升壓電路來動作。
[0057]電壓型降壓斬波部2具備開關元件Q1、二極管D1W及直流電抗器Lfi。開關元件Q1通過對直流電壓進行斬波控制來進行降壓。直流電抗器Lfi對進行斬波控制而得的直流進行電流平滑。另外，二極管01也可以使用IGBT或MOSFET等開關元件。
[0058]逆變器3輸入通過電壓型降壓斬波部2進行電流平滑而得的直流，通過控制逆變器3所具備的電橋電路的開關元件來進行直交變換。
[0059]短路部10是在電壓型降壓斬波部2的正端子P和負端子N之間連接了短路用開關元件92的結構。在開關元件Q i的斷開狀態下，使正端子P和負端子N間短路，由此向電容器Cfi充電的直流電壓被二極管D 2阻塞，并與電壓型降壓斬波部2的二極管D JP直流電抗器Lfi—起形成閉合電路。
[0060]二極管D2是阻止在開關元件Q 2為接通狀態時向開關元件Q 2施加向電容器C ?充電的直流電壓的阻塞二極管，如圖1所示，并不限定于連接至正端子P側的結構，也可以連接至負端子N側。
[0061]電容器Cfi除了積累流過電壓型降壓斬波部2的直流電抗器Lfi的電流的能量外，還起到吸收在逆變器3的開關元件之間進行換流動作時所產生的浪涌電壓、與各開關元件串聯連接的電感器的能量來保護開關元件的作用。
[0062]電橋連接第I開關元件?第4開關元件來構成逆變器3。開關元件例如可以使用IGBT或MOSFET等半導體開關元件。逆變器的各開關元件基于控制部5的控制信號來進行開關動作，將直流電力變換為交流電力后輸出。
[0063]整流部4對逆變器3的交流輸出進行整流，并將直流輸出供給到負載。為了去除逆變器的交流輸出所包含的高頻波紋量，也可以在整流部4的輸出端具備直流濾波電路。可以使用與輸出端并聯連接的輸出電容器(未圖示)和串聯連接的輸出電抗器(未圖示)的一方或雙方來構成直流濾波電路。
[0064]通過連接在電壓型直流電源裝置I和等離子發生裝置之間的輸出電纜將整流部4的直流輸出供給到等離子發生裝置。
[0065]作為去除高頻波紋量的結構，電壓型直流電源裝置I可以使用寄生阻抗來代替與整流部4連接的直流濾波電路。例如，作為電感量，可以使用整流部4和輸出端子之間的配線的電感、連接至電壓型直流電源裝置I和負載之間的輸出電纜所包含的電感或電容器，或在等離子負載的情況下可以使用等離子發生裝置的電極電容。上述的逆變器的寄生阻抗和輸出電纜或電極電容的電容量實質上構成直流濾波電路，減少逆變器的交流輸出所包含的高頻波紋。
[0066]此外，直流電壓的波紋量具有在逆變器電路的驅動頻率下降時增加的特性。因此，通過提高逆變器電路的驅動頻率，可以使輸出電容器和輸出電抗器的必要性下降。此外，通過提高逆變器電路的驅動頻率，能夠抑制電壓型直流電源裝置I在內部所保有的能量。
[0067]并且，本發明的電壓型直流電源裝置I具備控制部5，控制電壓型降壓斬波部2、短路部10以及逆變器3。使用圖2的概要框圖，說明控制部5的一結構例。
[0068]控制部5具備:控制信號形成電路5a，其形成用于控制電壓型降壓斬波部2的開關元件Q1的接通/斷開的控制信號；控制信號形成電路5b，其形成用于在短路部10中控制設在正端子和負端子間的短路用開關元件Q2的接通/斷開的控制信號；以及控制信號形成電路5c，其形成用于控制逆變器3的開關元件的接通/斷開的脈沖控制信號。
[0069]控制信號形成電路5a是對電壓型降壓斬波部2的開關元件Q1進行斬波控制的電路，檢測開關元件仏的輸出電流即斬波電流、電壓型直流電源裝置I的輸出電壓和輸出電流，并基于該斬波電流、輸出電壓以及輸出電流的檢測值進行控制，使得電壓型直流電源裝置I的輸出成為預先設定的預定的電流值和預定的電壓值。此外，基于電弧檢測部6的電弧檢測信號，在電弧發生時切換為斷開狀態，在電弧消失時從斷開狀態切換為接通狀態。
[0070]控制信號形成電路5b是控制短路部10的短路用開關元件％的接通/斷開的電路，基于電弧檢測部6的電弧檢測信號，在電弧發生時切換為接通狀態，在電弧消失時從接通狀態切換為斷開狀態。
[0071]通過開關元件Q1和短路用開關元件Q2的動作，與電壓型降壓斬波部2的二極管D !和直流電抗器Lfi—起形成閉合電路，積累在直流電抗器Lfi中的能量作為循環電流Δ i在閉合電路內循環。
[0072]控制信號形成電路5c形成用于控制逆變器3的開關元件的接通/斷開的脈沖控制信號，控制構成逆變器3的電橋電路的各支路的開關元件QpQpQpQy的開關動作的逆變器3，通過開關元件的控制，將輸入的直流直交變換為交流。此外，基于電弧檢測部6的電弧檢測信號，在電弧發生時切換為斷開狀態，在電弧消失時從斷開狀態切換為接通狀態。
[0073]控制部5除了上述的控制信號形成電路5a?5c夕卜，還可以具備設定時間經過電路5d。設定時間經過電路5d是形成電弧消失時的控制信號的電路，預先決定從電弧發生到電弧消失為止所需要的充分長的設定時間，在從電弧檢測部6輸入電弧檢測信號后經過了設定時間的時間點輸出控制信號，從控制信號形成電路5a輸出將開關元件Q1從斷開狀態切換為接通狀態的控制信號，從控制信號形成電路5b輸出將短路用開關元件02從接通狀態切換為斷開狀態的控制信號，從控制信號形成電路5c輸出將開關元件Q1從斷開狀態切換為接通狀態的控制信號。
[0074]設定時間經過電路5d計時從檢測出電弧放電發生開始的經過時間，根據經過時間經過預先設定的設定時間tarc，認為電弧放電已消失，輸出控制信號。設定時間相當于保持將電弧放電發生之前不久的直流電流作為循環電流A i而流過的電流狀態的時間。該設定時間tarc作為保持時間可以任意地設定，例如可以對控制對象的負載預先求出電弧放電發生開始到消失為止所需要的時間，對該時間加上根據變動幅度預測出的余量等來決定。
[0075]電弧檢測部6例如基于負載或輸出端的電壓來檢測負載即電弧發生裝置中的電弧放電的發生狀態。
[0076]基于電弧檢測部6的電弧狀態的檢測，例如在從負載電流流過的狀態下，將負載的電壓或電壓型直流電源裝置I的輸出端的電壓與預先決定的第I閾值進行比較，在檢測電壓低于第I閾值時，檢測出發生了電弧放電。此外，檢測出電弧放電的發生后，比較檢測的電壓與預先決定的第2閾值，在檢測電壓超過了第2閾值時，判斷為電弧放電已消失。
[0077]例如圖6所示，通過具有4個支路的電橋電路來構成逆變器3。在各支路上分別設有開關元件Q。、Qv、Qx、QY4個開關元件。串聯連接開關元件Qu和開關元件Q x，串聯連接開關元件Qv和開關元件Q γ。
[0078]開關元件Qu和開關元件Q x的連接點經由電感L M與負載的正端子側連接，開關元件Qu和開關元件Q γ的連接點與負載的負端子側連接。
[0079]從電壓型直流電源裝置I的輸出端或負載側向控制部5反饋反饋信號。反饋信號例如可以是電壓型直流電源裝置I的輸出端的電壓或電流或功率。
[0080][直流電源裝置的控制動作]
[0081]本發明的電壓型直流電源裝置的控制部，在電壓型直流電源裝置的直流輸出停止時、停止中以及重新開始時，通過用控制A?控制C所示的以下的各控制以及控制D的短路控制，在電壓型直流電源裝置的直流輸出停止/重新開始中，停止時將流過斬波部的電流保持為循環電流，并在逆變器重新啟動時將該循環電流供給到負載，由此減少電壓型直流電源裝置的直流輸出恢復時的、向負載的直流電力的供給延遲。
[0082]本發明的電壓型直流電源裝置的控制部在電壓型直流電源裝置I的直流輸出停止時、停止中以及重新開始時進行