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JP7361666B2 - Power supply device for plasma reactor and control method for power supply device for plasma reactor - Google Patents
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JP7361666B2 - Power supply device for plasma reactor and control method for power supply device for plasma reactor - Google Patents

Power supply device for plasma reactor and control method for power supply device for plasma reactor Download PDF

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Description

本発明は、プラズマリアクタを駆動するプラズマリアクタ用電源装置、及びプラズマリアクタ用電源装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a plasma reactor power supply device that drives a plasma reactor, and a method of controlling the plasma reactor power supply device.

ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスには、CO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)およびPM(Particulate Matter:粒子状物質)などが含まれる。 Exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as a diesel engine includes CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbons), NOx (nitrogen oxides), PM (particulate matter), and the like.

これに対し、排ガスに含まれるPMなどを、プラズマリアクタを用いて除去する手法が提案されている。プラズマリアクタは、例えば、正負の電極パネルを複数備えている。これらの電極パネルは、誘電体内に電極を内蔵した構成とされており、正負の電極パネルは、排ガスの流れ方向と直交する方向に間隔を空けて、正極パネルと負極パネルとが交互に対向して配置されている。プラズマリアクタ用電源装置から正極パネルと負極パネルとの間にパルス状の高電圧が印加されると、誘電体バリア放電(無声放電)が生じて、正負の電極パネルの間の空間に低温プラズマ(非平衡プラズマ)が発生し、正負の電極パネル間を流れる排ガス中のPMなどが、酸化されてCO2,H2Oなどとされて除去されたり、無害化される。また、酸素からあるいは空気からオゾンを発生させるに当たって、プラズマリアクタを用いる場合もある。 In contrast, a method has been proposed in which PM and the like contained in exhaust gas are removed using a plasma reactor. A plasma reactor includes, for example, a plurality of positive and negative electrode panels. These electrode panels have electrodes built into a dielectric body, and the positive and negative electrode panels have positive and negative electrode panels facing each other alternately at intervals in a direction perpendicular to the flow direction of exhaust gas. It is arranged as follows. When a pulsed high voltage is applied between the positive electrode panel and the negative electrode panel from the plasma reactor power supply device, a dielectric barrier discharge (silent discharge) occurs, and low-temperature plasma ( Non-equilibrium plasma) is generated, and PM and the like in the exhaust gas flowing between the positive and negative electrode panels is oxidized to CO 2 , H 2 O, etc. and removed or rendered harmless. Additionally, a plasma reactor may be used to generate ozone from oxygen or air.

プラズマリアクタ用電源装置には、フライバック型昇圧トランスを用いる。例えば特許文献1では、このフライバック型昇圧トランスの一次コイルの接地電位側を、スイッチング素子を介して接地する一方、この一次コイルの電源側を直流電源の正極端子に直接接続する。また、フライバック型昇圧トランスの二次コイルを、プラズマリアクタの電極に接続する。そして、スイッチング素子をオンにすると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子をオフにすると、一次コイルに逆起電力が生じ、これに伴って、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに、一次コイルとの巻数比に応じたパルス状の高電圧が発生する。そこで、スイッチング素子のオンとオフとを一定の周期で繰り返すことで、二次コイルに、間欠的にパルス状の高電圧を発生させ、これをプラズマリアクタの電極間に印加して放電を間欠的に生じさせる。 A flyback step-up transformer is used for the plasma reactor power supply. For example, in Patent Document 1, the ground potential side of the primary coil of this flyback step-up transformer is grounded via a switching element, while the power source side of this primary coil is directly connected to the positive terminal of a DC power source. Also, the secondary coil of the flyback step-up transformer is connected to the electrode of the plasma reactor. When the switching element is turned on, current flows through the primary coil of the flyback step-up transformer, and energy is stored in the primary coil. After that, when the switching element is turned off, a back electromotive force is generated in the primary coil, which generates a pulse-like high voltage in the secondary coil of the flyback step-up transformer according to the turns ratio with the primary coil. do. Therefore, by repeatedly turning on and off the switching element at a certain period, a pulse-like high voltage is generated in the secondary coil intermittently, and this is applied between the electrodes of the plasma reactor to generate an intermittent discharge. cause to occur.

また、例えば特許文献2のプラズマリアクタ用電源装置では、このフライバック型昇圧トランスの一次コイルの接地電位側(ローサイド)をスイッチング素子を介して接地するほか、この一次コイルの電源側(ハイサイド)は別のスイッチング素子を介して直流電源の正極端子に接続する。また、フライバック型昇圧トランスの二次コイルを、プラズマリアクタの電極に接続する。そして、2つのスイッチング素子をオンにすると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、ローサイドのスイッチング素子をオフにすると、一次コイルに逆起電力が生じ、これに伴って、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに、一次コイルとの巻数比に応じたパルス状の高電圧が発生する。そこで、スイッチング素子のオンとオフとを一定の周期で繰り返すことで、二次コイルに、間欠的にパルス状の高電圧を発生させ、プラズマリアクタの電極間に印加して放電を間欠的に生じさせる。 For example, in the plasma reactor power supply device of Patent Document 2, in addition to grounding the ground potential side (low side) of the primary coil of the flyback step-up transformer via a switching element, the power supply side (high side) of the primary coil is grounded via a switching element. is connected to the positive terminal of the DC power supply via another switching element. Also, the secondary coil of the flyback step-up transformer is connected to the electrode of the plasma reactor. When the two switching elements are turned on, current flows through the primary coil of the flyback step-up transformer, and energy is stored in the primary coil. Then, when the low-side switching element is turned off, a back electromotive force is generated in the primary coil, which generates a pulsed high voltage in the secondary coil of the flyback step-up transformer according to the turns ratio with the primary coil. occurs. Therefore, by repeatedly turning on and off the switching element at a certain period, a pulsed high voltage is generated intermittently in the secondary coil, which is applied between the electrodes of the plasma reactor, causing an intermittent discharge. let

加えてこの特許文献2の電源装置では、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに印加される一次電圧を高めるため、ローサイドのスイッチング素子と並列に接続されたスナバ回路、ダイオード、昇圧用コンデンサなどを設けて、二次コイルにパルス状の高電圧を発生させた後に残ったエネルギを昇圧用コンデンサに蓄積する。そして、再びローサイドのスイッチング素子をオンした際に、一次コイルに印加される電圧が直流電源の電圧と昇圧用コンデンサの電圧との和となり、直流電源の電圧よりも高くなるようにしている。 In addition, in the power supply device of Patent Document 2, in order to increase the primary voltage applied to the primary coil of the flyback step-up transformer, a snubber circuit, a diode, a step-up capacitor, etc. connected in parallel with the low-side switching element are provided. The energy remaining after generating a pulsed high voltage in the secondary coil is stored in the boost capacitor. Then, when the low-side switching element is turned on again, the voltage applied to the primary coil is the sum of the voltage of the DC power supply and the voltage of the step-up capacitor, so that it is higher than the voltage of the DC power supply.

特開2017-150456号公報JP 2017-150456 Publication 特開2017-118751号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-118751

しかしながら、いずれの文献のプラズマリアクタ用電源装置においても、ローサイドのスイッチング素子をオンにした後にオフした場合に、二次コイルに1発のパルス状の高電圧を発生させるのに留まる。即ち、これらのプラズマリアクタ用電源装置は、ローサイドのスイッチング素子をオンにした後にオフする毎に、二次コイルに1発のパルス状の高電圧を発生させるものであり、一次コイルに蓄積したエネルギを、プラズマリアクタにおける誘電体バリア放電に十分に活用できず、エネルギ効率が低かった。 However, in the plasma reactor power supply device disclosed in any of the documents, only one pulse-like high voltage is generated in the secondary coil when the low-side switching element is turned on and then turned off. In other words, these plasma reactor power supplies generate one pulse-like high voltage in the secondary coil each time the low-side switching element is turned on and then turned off, and the energy accumulated in the primary coil is used to generate a high voltage pulse. could not be fully utilized for dielectric barrier discharge in plasma reactors, resulting in low energy efficiency.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、一次コイルへの一度のエネルギのチャージで、プラズマリアクタにおいて複数回に亘る正負交番放電を生じさせることができ、さらにエネルギ効率の良好なプラズマリアクタ用電源装置、及びプラズマリアクタ用電源装置の制御方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the current situation, and it is possible to generate positive and negative alternating discharges multiple times in a plasma reactor by charging the primary coil with energy once, and also to achieve high energy efficiency. The present invention provides a plasma reactor power supply device and a method of controlling the plasma reactor power supply device.

上記課題を解決するための本発明の一態様は、接地側端子及び電源側端子を含む一次コイル、及び、プラズマリアクタを両端に接続する二次コイル、を有するフライバック型昇圧トランスと、上記一次コイルの上記接地側端子と接地電位との間に接続されたローサイドスイッチ素子と、上記一次コイルの上記電源側端子と直流電源の正極端子との間に接続されたハイサイドスイッチ素子と、上記ローサイドスイッチ素子及び上記ハイサイドスイッチ素子のオンオフを制御する素子制御部と、を備えるプラズマリアクタ用電源装置であって、上記素子制御部は、上記直流電源及び上記プラズマリアクタを接続した状態において、上記ハイサイドスイッチ素子と上記ローサイドスイッチ素子とをオンとして、上記直流電源から、上記一次コイルにエネルギをチャージさせるチャージ制御と、上記ローサイドスイッチ素子をオフとして、上記二次コイルを介して上記プラズマリアクタに正負交番する交番電圧を印加し、上記プラズマリアクタに正負交番する放電を発生させる交番放電制御と、上記交番放電制御における上記ローサイドスイッチ素子のオフと同時に、又は上記ローサイドスイッチ素子をオフとした直後の上記一次コイルに上記接地側端子が上記電源側端子よりも高電位となる電圧が発生しているターンオフ許容期間内に、上記ハイサイドスイッチ素子をオフとするハイサイドオフ制御と、上記ターンオフ許容期間より後に、上記ハイサイドスイッチ素子をオンとし、上記二次コイル及び上記プラズマリアクタに残留するエネルギの一部を、上記直流電源に回生させる回生制御と、を繰り返し実行可能に構成されてなるプラズマリアクタ用電源装置システムである。 One aspect of the present invention for solving the above problems is to provide a flyback step-up transformer that has a primary coil including a ground side terminal and a power supply side terminal, and a secondary coil that connects a plasma reactor to both ends; a low side switch element connected between the ground side terminal of the coil and the ground potential; a high side switch element connected between the power side terminal of the primary coil and the positive terminal of the DC power supply; A power supply device for a plasma reactor, comprising a switch element and an element control unit that controls on/off of the high side switch element, wherein the element control unit controls the high side switch element when the DC power source and the plasma reactor are connected. Charge control that turns on the side switch element and the low-side switch element to charge energy from the DC power source to the primary coil, and turns off the low-side switch element to charge positive and negative energy to the plasma reactor via the secondary coil. Alternating discharge control in which alternating alternating voltages are applied to generate alternating positive and negative discharges in the plasma reactor, and the above at the same time as turning off the low-side switch element in the alternating discharge control, or immediately after turning off the low-side switch element. High-side off control in which the high-side switch element is turned off during a turn-off tolerance period in which a voltage is generated in the primary coil such that the ground side terminal has a higher potential than the power supply side terminal; Afterwards, the high-side switch element is turned on, and a part of the energy remaining in the secondary coil and the plasma reactor is regenerated into the DC power supply, and the regeneration control is repeatedly executed. Power supply system.

上述のプラズマリアクタ用電源装置では、フライバック型昇圧トランス、ローサイドスイッチ素子、及び、ハイサイドスイッチ素子に加え、上述のチャージ制御、交番放電制御、ハイサイドオフ制御、及び回生制御を繰り返し実行可能に構成された素子制御部を備えている。このため、一次コイルへの一度のエネルギのチャージで、プラズマリアクタにおいて複数回に亘る正負交番放電を生じさせることができる。さらに一部のエネルギを直流電源に回生することができるので、エネルギ効率の良好なプラズマリアクタ用電源装置とすることができる。 In addition to the flyback step-up transformer, low-side switch element, and high-side switch element, the above-mentioned plasma reactor power supply device can repeatedly perform the above-mentioned charge control, alternating discharge control, high-side off control, and regeneration control. The device includes an element control section configured as follows. Therefore, by charging the primary coil with energy once, alternating positive and negative discharges can be generated in the plasma reactor multiple times. Furthermore, since a part of the energy can be regenerated into the DC power supply, a plasma reactor power supply device with good energy efficiency can be achieved.

なお、ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子としては、耐電圧の高い電力制御用のスイッチ素子を用いると良く、例えば、パワーMOSFET、IGBT、サイリスタ、GTO、トライアックなどを用いることができる。 Note that as the low-side switch element and the high-side switch element, it is preferable to use a switch element for power control with a high withstand voltage, and for example, a power MOSFET, IGBT, thyristor, GTO, triac, etc. can be used.

また、素子制御部は、チャージ制御、交番放電制御、ハイサイドオフ制御、及び回生制御を繰り返し実行可能に構成されていればよく、その全体をこれらの制御を実行する論理回路で構成しても良いし、マイクロコンピュータによるソフトウェア上の処理と、このマイクロコンピュータからの指示によってローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子を駆動するドライバ回路で構成してもよい。また、マイクロコンピュータによるソフトウェア上の処理と、このマイクロコンピュータからの指示に従って所定の論理処理を行う論理回路、及び、この論理回路の指示によってローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子を駆動するドライバ回路で構成してもよい。 Further, the element control section may be configured to be able to repeatedly perform charge control, alternating discharge control, high side off control, and regeneration control, and may be configured entirely by a logic circuit that executes these controls. Alternatively, it may be configured by software processing by a microcomputer and a driver circuit that drives the low-side switching element and the high-side switching element according to instructions from the microcomputer. It also consists of a logic circuit that performs software processing by a microcomputer, a logic circuit that performs predetermined logic processing according to instructions from the microcomputer, and a driver circuit that drives the low-side switch element and high-side switch element according to the instructions of this logic circuit. You may.

更に、プラズマリアクタとしては、前述のように、内燃機関の排ガス中のPMなどの除去に用いるものや、供給された空気や酸素を用いてオゾンを発生させるものなどを例示することができる。
また、直流電源としては、例えば、直流安定化電源やバッテリのほか、バッテリとバッテリ電圧を昇圧又は降圧した出力電圧を出力するDC-DCコンバータとからなる直流電源も挙げられる。
Further, examples of the plasma reactor include those used to remove PM from exhaust gas from an internal combustion engine, and those that generate ozone using supplied air and oxygen, as described above.
Examples of the DC power source include, for example, a DC stabilized power source, a battery, and a DC power source consisting of a battery and a DC-DC converter that outputs an output voltage that is boosted or stepped down from the battery voltage.

上述のプラズマリアクタ用電源装置であって、前記一次コイルの前記接地側端子と前記電源側端子とに導通して、上記一次コイルと並列に接続されたスナバコンデンサを備える
プラズマリアクタ用電源装置とすると良い。
The above-described power supply device for a plasma reactor includes a snubber capacitor connected in parallel with the primary coil and electrically connected to the ground side terminal and the power supply side terminal of the primary coil. good.

このプラズマリアクタ用電源装置では、一次コイルと並列にスナバコンデンサを設けている。これにより、チャージ制御において一次コイルにエネルギをチャージした後、ローサイドスイッチ素子をオフとして二次コイルに高電圧を発生させた際に生じる、サージ電圧を吸収して過電圧を低減し、ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子を保護することができる。 In this plasma reactor power supply device, a snubber capacitor is provided in parallel with the primary coil. This absorbs surge voltage and reduces overvoltage that occurs when the low-side switch element is turned off and high voltage is generated in the secondary coil after energy is charged to the primary coil in charge control, and the low-side switch element and The high side switch element can be protected.

更に、前述のいずれかに記載のプラズマリアクタ用電源装置であって、前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、前記素子制御部は、前記回生制御において前記ハイサイドスイッチ素子をオンとした後の前記チャージ制御において、上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ローサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第1しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ローサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を、実行可能に構成されてなるプラズマリアクタ用電源装置とすると良い。 Furthermore, the plasma reactor power supply device according to any one of the above, further comprising: a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential; a high-side voltage detection section that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive electrode terminal, and the element control section detects the high-side switch element in the regeneration control. In the charge control after turning on, when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the low-side voltage is equal to or lower than a first threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply. The plasma reactor power supply device may be configured to be able to perform soft-on control for turning on the low-side switch element.

上述のプラズマリアクタ用電源装置では、ローサイド電圧検知部及びハイサイド電圧検知部の少なくともいずれかを備えており、素子制御部はチャージ制御において、ローサイド電圧検知部でローサイド電圧が第1しきい電圧以下であることを検知したとき、あるいはハイサイド電圧検知部で検知したハイサイド電圧を通じてローサイド電圧が第1しきい電圧以下であることを検知したときにローサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を行う。即ち、ローサイドスイッチ素子をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、チャージ制御において、ローサイドスイッチ素子をオンさせるに当たり、ローサイドスイッチ素子におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。 The above-described power supply device for a plasma reactor includes at least one of a low-side voltage detection section and a high-side voltage detection section, and the element control section performs charge control such that the low-side voltage at the low-side voltage detection section is equal to or lower than the first threshold voltage. Soft-on control is performed to turn on the low-side switch element when it is detected that the low-side voltage is equal to or lower than the first threshold voltage through the high-side voltage detected by the high-side voltage detection section. That is, the low-side switch element is turned on by soft switching. Thereby, in charge control, when turning on the low-side switch element, switching loss in the low-side switch element can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

更に、前述のいずれかに記載のプラズマリアクタ用電源装置であって、前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、前記素子制御部は、前記回生制御において、上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ハイサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第2しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ハイサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を、実行可能に構成されてなるプラズマリアクタ用電源装置とすると良い。 Furthermore, the plasma reactor power supply device according to any one of the above, further comprising: a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential; and a high-side voltage detection section that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive electrode terminal, and the element control section detects the low-side voltage in the regeneration control. soft-on control for turning on the high-side switch element when the high-side voltage detection unit or the high-side voltage detection unit detects that the high-side voltage is equal to or lower than a second threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply; It is preferable to use a plasma reactor power supply device configured to be executable.

上述のプラズマリアクタ用電源装置でも、ローサイド電圧検知部及びハイサイド電圧検知部の少なくともいずれかを備えている。加えて、素子制御部は回生制御において、ローサイド電圧検知部で検知したローサイド電圧を通じてハイサイド電圧が第2しきい電圧以下であることを検知したとき、あるいはハイサイド電圧検知部でハイサイド電圧が第2しきい電圧以下であることを検知したときに、ハイサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を行う。即ち、ハイサイドスイッチ素子をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、回生制御のソフトオン制御において、ハイサイドスイッチ素子をオンさせるに当たり、ハイサイドスイッチ素子におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。 The plasma reactor power supply device described above also includes at least one of a low-side voltage detection section and a high-side voltage detection section. In addition, in regeneration control, the element control section detects that the high-side voltage is below the second threshold voltage through the low-side voltage detected by the low-side voltage detection section, or when the high-side voltage is detected by the high-side voltage detection section. When it is detected that the voltage is lower than the second threshold voltage, soft-on control is performed to turn on the high-side switch element. That is, the high side switch element is turned on by soft switching. Thereby, in the soft-on control of regeneration control, when turning on the high-side switch element, switching loss in the high-side switch element can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

上記課題を解決するための他の態様は、接地側端子及び電源側端子を含む一次コイル、及び、プラズマリアクタを両端に接続する二次コイル、を有するフライバック型昇圧トランスと、上記一次コイルの上記接地側端子と接地電位との間に接続されたローサイドスイッチ素子と、上記一次コイルの上記電源側端子と直流電源の正極端子との間に接続されたハイサイドスイッチ素子と、を備えるプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、上記直流電源及び上記プラズマリアクタを接続した状態において、上記ハイサイドスイッチ素子と上記ローサイドスイッチ素子とをオンとして、上記直流電源から、上記一次コイルにエネルギをチャージさせるチャージステップと、上記ローサイドスイッチ素子をオフとして、上記二次コイルを介して上記プラズマリアクタに正負交番する交番電圧を印加し、上記プラズマリアクタに正負交番する放電を発生させる交番放電ステップと、上記交番放電ステップにおける上記ローサイドスイッチ素子のオフと同時に、又は上記ローサイドスイッチ素子をオフとした直後の上記一次コイルに上記接地側端子が上記電源側端子よりも高電位となる電圧が発生しているターンオフ許容期間内に、上記ハイサイドスイッチ素子をオフとするハイサイドオフステップと、上記ターンオフ許容期間より後に、上記ハイサイドスイッチ素子をオンとし、上記二次コイル及び上記プラズマリアクタに残留するエネルギの一部を、上記直流電源に回生させる回生ステップと、を繰り返し実行するプラズマリアクタ用電源装置の制御方法である。 Another aspect for solving the above problem is a flyback step-up transformer having a primary coil including a grounding side terminal and a power supply side terminal, and a secondary coil connecting a plasma reactor to both ends, and A plasma reactor comprising: a low side switch element connected between the ground side terminal and the ground potential; and a high side switch element connected between the power supply side terminal of the primary coil and the positive terminal of a DC power source. 2. A control method for a power supply device for use in a power supply device, wherein, in a state where the DC power supply and the plasma reactor are connected, the high-side switch element and the low-side switch element are turned on to charge the primary coil from the DC power supply. an alternating discharge step of turning off the low-side switch element and applying an alternating voltage of alternating positive and negative to the plasma reactor via the secondary coil to generate a discharge of alternating positive and negative in the plasma reactor; At the same time as the low-side switch element is turned off in the alternating discharge step, or immediately after the low-side switch element is turned off, a voltage is generated in the primary coil such that the ground side terminal has a higher potential than the power supply side terminal. A high-side off step in which the high-side switch element is turned off within the allowable turn-off period, and after the turn-off allowable period, the high-side switch element is turned on to remove part of the energy remaining in the secondary coil and the plasma reactor. This is a control method for a plasma reactor power supply device, which repeatedly performs a regeneration step of causing the DC power source to regenerate the plasma reactor.

上述のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法では、プラズマリアクタ用電源装置にフライバック型昇圧トランス、ローサイドスイッチ素子、及び、ハイサイドスイッチ素子を備え、上述のチャージステップ、交番放電ステップ、ハイサイドオフステップ、及び回生ステップを繰り返し実行可能に構成された素子制御部を備えている。このため、この電源装置によって、一次コイルへの一度のエネルギのチャージで、プラズマリアクタにおいて複数回に亘る正負交番放電を生じさせることができる。さらに一部のエネルギを直流電源に回生できるので、エネルギ効率良好にプラズマリアクタ用電源装置を制御することができる。 In the above-described method for controlling a power supply device for a plasma reactor, the power supply device for a plasma reactor is equipped with a flyback step-up transformer, a low-side switch element, and a high-side switch element, and the above-described charge step, alternating discharge step, and high-side off step are performed. , and an element control section configured to be able to repeatedly execute the regeneration step. Therefore, with this power supply device, positive and negative alternating discharges can be generated in the plasma reactor multiple times by charging the primary coil with energy once. Furthermore, since a part of the energy can be regenerated into the DC power supply, the plasma reactor power supply device can be controlled with good energy efficiency.

また上述のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、前記プラズマリアクタ用電源装置は、前記一次コイルの前記接地側端子と前記電源側端子とに導通して、上記一次コイルと並列に接続されたスナバコンデンサを備えるプラズマリアクタ用電源装置の制御方法である。 Further, in the above-described method for controlling a power supply device for a plasma reactor, the power supply device for a plasma reactor is electrically connected to the ground side terminal and the power supply side terminal of the primary coil and connected in parallel with the primary coil. This is a method of controlling a power supply device for a plasma reactor equipped with a snubber capacitor.

このプラズマリアクタ用電源装置の制御方法では、プラズマリアクタ用電源装置において、一次コイルと並列にスナバコンデンサを設けている。これにより、チャージステップで一次コイルにエネルギをチャージした後の交番放電ステップで、ローサイドスイッチ素子をオフとして二次コイルに高電圧を発生させた際に生じる、サージ電圧を吸収して過電圧を低減し、ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子を保護することができる。 In this method of controlling a plasma reactor power supply device, a snubber capacitor is provided in parallel with the primary coil in the plasma reactor power supply device. This reduces overvoltage by absorbing the surge voltage that occurs when the low-side switch element is turned off and high voltage is generated in the secondary coil in the alternating discharge step after energy is charged to the primary coil in the charge step. , the low side switch element and the high side switch element can be protected.

さらに、上述のいずれかのプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、前記プラズマリアクタ用電源装置は、前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、前記回生ステップにおいて前記ハイサイドスイッチ素子をオンとした後の前記チャージステップは、上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ローサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第1しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ローサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオンステップを含む、プラズマリアクタ用電源装置の制御方法とすると良い。 Furthermore, in the method for controlling any of the plasma reactor power supply devices described above, the plasma reactor power supply device includes a low-side voltage that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential. a detection unit; and a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply; In the charging step after turning on the side switch element, the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the low-side voltage is equal to or lower than a first threshold voltage that is lower than the output voltage of the DC power supply. It is preferable that the method for controlling the plasma reactor power supply device includes a soft-on step of turning on the low-side switch element when the low-side switch element is turned on.

上述のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法では、プラズマリアクタ用電源装置に、さらにローサイド電圧検知部及びハイサイド電圧検知部の少なくともいずれかを備えている。加えて、チャージステップのソフトオンステップでは、ローサイド電圧検知部でローサイド電圧が第1しきい電圧以下であることを検知したとき、あるいはハイサイド電圧検知部で検知したハイサイド電圧を通じてローサイド電圧が第1しきい電圧以下であることを検知したときに、ローサイドスイッチ素子をオンさせる。即ち、ローサイドスイッチ素子をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、チャージステップにおいて、ローサイドスイッチ素子をオンさせるに当たり、ローサイドスイッチ素子におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。 In the method for controlling a plasma reactor power supply device described above, the plasma reactor power supply device further includes at least one of a low-side voltage detection section and a high-side voltage detection section. In addition, in the soft-on step of the charge step, when the low-side voltage detection section detects that the low-side voltage is below the first threshold voltage, or when the low-side voltage detects the high-side voltage detected by the high-side voltage detection section, the low-side voltage becomes the first threshold voltage. When it is detected that the voltage is lower than 1 threshold voltage, the low side switch element is turned on. That is, the low-side switch element is turned on by soft switching. Thereby, in the charging step, when the low-side switch element is turned on, switching loss in the low-side switch element can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

加えて、前述のいずれかのプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、前記プラズマリアクタ用電源装置は、前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、前記回生ステップは、上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ハイサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第2しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ハイサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオンステップを含むプラズマリアクタ用電源装置の制御方法とすると良い。 In addition, in any of the aforementioned plasma reactor power supply device control methods, the plasma reactor power supply device includes a low side voltage that is a voltage of the ground side terminal of the primary coil with respect to the ground potential. The regeneration step includes at least one of a voltage detection unit and a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply, and the regeneration step includes: Software that turns on the high-side switch element when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the high-side voltage is equal to or lower than a second threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply. It is preferable to use a control method for a plasma reactor power supply device that includes on-step control.

上述のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法でも、プラズマリアクタ用電源装置に、さらにローサイド電圧検知部及びハイサイド電圧検知部の少なくともいずれかを備えている。加えて、回生ステップのうちソフトオンステップでは、ローサイド電圧検知部で検知したローサイド電圧を通じてハイサイド電圧が第2しきい電圧以下であることを検知したとき、あるいはハイサイド電圧検知部でハイサイド電圧が第2しきい電圧以下であることを検知したときに、ハイサイドスイッチ素子をオンさせる。即ち、ハイサイドスイッチ素子をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、回生ステップのソフトオンステップにおいて、ハイサイドスイッチ素子をオンさせるに当たり、ハイサイドスイッチ素子におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。 Also in the above-described method for controlling a plasma reactor power supply device, the plasma reactor power supply device further includes at least one of a low-side voltage detection section and a high-side voltage detection section. In addition, in the soft-on step of the regeneration step, when it is detected that the high-side voltage is below the second threshold voltage through the low-side voltage detected by the low-side voltage detection section, or when the high-side voltage is detected by the high-side voltage detection section When it is detected that the voltage is lower than the second threshold voltage, the high side switch element is turned on. That is, the high side switch element is turned on by soft switching. Thereby, when turning on the high-side switch element in the soft-on step of the regeneration step, switching loss in the high-side switch element can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置で駆動するプラズマリアクタの概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a plasma reactor driven by a plasma reactor power supply device according to an embodiment. バッテリ及びプラズマリアクタに接続した、実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置の概略回路構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic circuit configuration of a plasma reactor power supply device according to an embodiment, which is connected to a battery and a plasma reactor. 実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置の駆動制御のフローチャートである。It is a flowchart of drive control of the power supply device for plasma reactors concerning an embodiment. 実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置を駆動した場合の各部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation|movement of each part when the power supply device for plasma reactors which concerns on embodiment is driven.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1にプラズマリアクタPRの概略構成を、また、図2に実施形態に係るプラズマリアクタ用電源装置10の概略構成を示す。また、図3にプラズマリアクタ用電源装置10の駆動制御のフローチャートを示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a plasma reactor PR, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a plasma reactor power supply device 10 according to an embodiment. Further, FIG. 3 shows a flowchart of drive control of the plasma reactor power supply device 10.

<プラズマリアクタの説明>
まず、プラズマリアクタ用電源装置10で駆動するプラズマリアクタPRについて説明する。プラズマリアクタPRは、たとえば、自動車のエンジン(図示しない)から排出される排ガスGSに含まれるPM、CO、HC、NOx等を除去するために、エンジンの排気管EXの途中に介装される。
<Description of plasma reactor>
First, the plasma reactor PR driven by the plasma reactor power supply device 10 will be explained. The plasma reactor PR is interposed in the middle of the exhaust pipe EX of the engine, for example, in order to remove PM, CO, HC, NOx, etc. contained in the exhaust gas GS discharged from an automobile engine (not shown).

プラズマリアクタPR(図1参照)は、バッテリBT(バッテリ電圧Vs=12V(公称))に接続されたプラズマリアクタ用電源装置10で駆動される。このプラズマリアクタPRでは、矩形板状の正放電電極Dpが矩形板状の誘電体Dd内に内蔵された正極パネルPNpと、矩形板状の負放電電極Dnが矩形板状の誘電体Dd内に内蔵された負極パネルPNnとを有しており、これらが、間隙GPを介して厚み方向に交互に積層されている。積層された正極パネルPNpと負極パネルPNnとは、間隙GPが排ガスGSの流れに沿う方向(図1において左右方向)に延びる姿勢に配置されている。正放電電極Dp及び負放電電極Dnの材質としては、例えばタングステンが例示できる。また、誘電体Ddの材質としては、アルミナが例示できる。 The plasma reactor PR (see FIG. 1) is driven by a plasma reactor power supply device 10 connected to a battery BT (battery voltage Vs=12V (nominal)). In this plasma reactor PR, a positive electrode panel PNp has a rectangular plate-shaped positive discharge electrode Dp built in a rectangular plate-shaped dielectric Dd, and a rectangular plate-shaped negative discharge electrode Dn is built in a rectangular plate-shaped dielectric Dd. It has built-in negative electrode panels PNn, which are alternately stacked in the thickness direction with gaps GP in between. The stacked positive electrode panel PNp and negative electrode panel PNn are arranged such that the gap GP extends in the direction along the flow of the exhaust gas GS (left-right direction in FIG. 1). An example of the material for the positive discharge electrode Dp and the negative discharge electrode Dn is tungsten. In addition, an example of the material of the dielectric Dd is alumina.

本実施形態においては、プラズマリアクタPRの正放電電極Dpと負放電電極Dnとの間に、プラズマリアクタ用電源装置10から出力される正負交番しつつ減衰する正弦波状で高電圧の二次コイル出力電圧VL2(図4(j)欄参照)が繰り返し(例えば、周波数が概ね100kHz)印加される。プラズマリアクタ用電源装置10の出力電圧VL2が放電電極Dp,Dn間に印加されると、正極パネルPNpと負極パネルPNnと間に誘電体バリア放電が生じ、この誘電体バリア放電によって間隙GPに低温プラズマが発生する。この低温プラズマの発生により、電極パネルPNp,PNn間を流通する排ガスGSに含まれるPMなどが酸化(燃焼)されて除去されるなど、無害化される。 In this embodiment, a high-voltage secondary coil output with a sinusoidal waveform that alternates between positive and negative and attenuates is output from the plasma reactor power supply device 10 between the positive discharge electrode Dp and the negative discharge electrode Dn of the plasma reactor PR. Voltage VL2 (see column (j) in FIG. 4) is applied repeatedly (for example, at a frequency of about 100 kHz). When the output voltage VL2 of the plasma reactor power supply device 10 is applied between the discharge electrodes Dp and Dn, a dielectric barrier discharge occurs between the positive electrode panel PNp and the negative electrode panel PNn, and this dielectric barrier discharge causes a low temperature in the gap GP. Plasma is generated. Due to the generation of this low-temperature plasma, PM and the like contained in the exhaust gas GS flowing between the electrode panels PNp and PNn is oxidized (burned) and removed, thereby rendering it harmless.

<プラズマリアクタ用電源装置の説明>
次いで、プラズマリアクタPRを駆動するプラズマリアクタ用電源装置10ついて説明する。このプラズマリアクタ用電源装置10は、フライバック型昇圧トランス1、通電制御用のローサイドスイッチ素子4及びハイサイドスイッチ素子5、スナバコンデンサ6、及び、ローサイドスイッチ素子4及びハイサイドスイッチ素子5のオンオフを制御する素子制御部11を備えている。素子制御部11は、ローサイドスイッチ素子4をオンオフさせるローサイドゲートドライバ12、ハイサイドスイッチ素子5をオンオフさせるハイサイドゲートドライバ13、ローサイド電圧Vldsを検知する電圧検知部14L、及びコントローラ15を有している。
<Description of power supply device for plasma reactor>
Next, the plasma reactor power supply device 10 that drives the plasma reactor PR will be explained. This power supply device 10 for a plasma reactor includes a flyback step-up transformer 1, a low-side switch element 4 and a high-side switch element 5 for controlling current flow, a snubber capacitor 6, and on/off controls for the low-side switch element 4 and the high-side switch element 5. It includes an element control section 11 for controlling. The element control unit 11 includes a low-side gate driver 12 that turns on and off the low-side switch element 4, a high-side gate driver 13 that turns on and off the high-side switch element 5, a voltage detection unit 14L that detects the low-side voltage Vlds, and a controller 15. There is.

フライバック型昇圧トランス1は、一次コイル2および二次コイル3を有している。一次コイル2の電源側端子2sは、ハイサイドスイッチ素子5を介して電源側端子10bpに接続されている。この電源側端子10bpには、バッテリBTの正極端子BTPが接続される。一方、一次コイル2の接地側端子2eは、ローサイドスイッチ素子4を介して、接地電位GNDに接続(接地)されている。二次コイル3のうち図2において上側の一端は正極端子3pとされ、プラズマリアクタPRの正放電電極Dpに接続される。一方、二次コイル3の他端は負極端子3nとされ、プラズマリアクタPRの負放電電極Dnに接続される。 The flyback step-up transformer 1 has a primary coil 2 and a secondary coil 3. The power supply side terminal 2s of the primary coil 2 is connected to the power supply side terminal 10bp via the high side switch element 5. A positive terminal BTP of the battery BT is connected to this power supply side terminal 10bp. On the other hand, the ground side terminal 2e of the primary coil 2 is connected (grounded) to the ground potential GND via the low side switch element 4. One end of the secondary coil 3 on the upper side in FIG. 2 is used as a positive electrode terminal 3p, and is connected to a positive discharge electrode Dp of the plasma reactor PR. On the other hand, the other end of the secondary coil 3 is made into a negative electrode terminal 3n, and is connected to the negative discharge electrode Dn of the plasma reactor PR.

なお、本実施形態では、一次コイル2に生じる一次コイル電圧VL1は、接地側端子2eを基準として電源側端子2sが高電位となるとき正の値をとり、その逆のときに負の値をとるものとする。また、一次コイル2に流れる一次コイル電流IL1は、電源側端子2sから接地側端子2eに向けて流れるときに正の値をとり、その逆向きに流れるときに負の値をとるものとする。さらに、二次コイル3に生じる二次コイル出力電圧VL2は、負極端子3nを基準として正極端子3pが高電位となるとき正の値をとり、その逆のときに負の値をとるものとする。 In this embodiment, the primary coil voltage VL1 generated in the primary coil 2 takes a positive value when the power supply side terminal 2s has a high potential with respect to the ground side terminal 2e, and takes a negative value when the opposite occurs. shall be taken. Further, it is assumed that the primary coil current IL1 flowing through the primary coil 2 takes a positive value when flowing from the power supply side terminal 2s toward the grounding side terminal 2e, and takes a negative value when flowing in the opposite direction. Further, the secondary coil output voltage VL2 generated in the secondary coil 3 takes a positive value when the positive terminal 3p has a high potential with respect to the negative terminal 3n, and takes a negative value when the opposite occurs. .

ローサイドスイッチ素子4は、本実施形態では図2に示すように、たとえば、エンハンスメント型のnMOSFETであり、そのドレイン端子Dが一次コイル2の接地側端子2eに接続され、ソース端子Sが接地電位GNDに接続されている。一方、ゲート端子Gは、ローサイドゲートドライバ12に接続しており、このローサイドゲートドライバ12からのゲートドライブ信号Slgによりローサイドスイッチ素子4のオンオフが切り替わる。なお、このローサイドスイッチ素子4は、ドレイン-ソース間に寄生ダイオードを有している。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the low-side switch element 4 is, for example, an enhancement type nMOSFET, whose drain terminal D is connected to the ground side terminal 2e of the primary coil 2, and whose source terminal S is connected to the ground potential GND. It is connected to the. On the other hand, the gate terminal G is connected to a low-side gate driver 12, and the low-side switch element 4 is turned on and off by a gate drive signal Slg from the low-side gate driver 12. Note that this low-side switch element 4 has a parasitic diode between its drain and source.

一方、ハイサイドスイッチ素子5は、本実施形態では図2に示すように、たとえば、エンハンスメント型のnMOSFETであり、そのドレイン端子Dが一次コイル2の電源側端子2sに接続され、ソース端子Sが電源側端子10bpを通じてバッテリBTの正極端子BTPに接続される。一方、ゲート端子Gは、ハイサイドゲートドライバ13に接続しており、このハイサイドゲートドライバ13からのゲートドライブ信号Shgによりハイサイドスイッチ素子5のオンオフが切り替わる。なお、このハイサイドスイッチ素子5も、ドレイン-ソース間に寄生ダイオードを有している。 On the other hand, in this embodiment, the high-side switch element 5 is, for example, an enhancement type nMOSFET, as shown in FIG. It is connected to the positive terminal BTP of the battery BT through the power supply side terminal 10bp. On the other hand, the gate terminal G is connected to a high-side gate driver 13, and the high-side switch element 5 is turned on and off by a gate drive signal Shg from the high-side gate driver 13. Note that this high-side switch element 5 also has a parasitic diode between its drain and source.

スナバコンデンサ6は、一次コイル2の接地側端子2eと電源側端子2sとに導通して、一次コイル2と並列に接続されている。なお、スナバコンデンサ6は、直列又は並列に接続された複数のコンデンサによって構成してもよい。 The snubber capacitor 6 is electrically connected to the ground side terminal 2e and the power supply side terminal 2s of the primary coil 2, and is connected in parallel to the primary coil 2. Note that the snubber capacitor 6 may be composed of a plurality of capacitors connected in series or in parallel.

素子制御部11は、前述したように、ローサイドゲートドライバ12、ハイサイドゲートドライバ13、電圧検知部14L、及びコントローラ15を有する。ローサイドゲートドライバ12は、コントローラ15の指示により、ゲートドライブ信号Slgを送出してローサイドスイッチ素子4のオンオフを切り替える。また、ハイサイドゲートドライバ13は、コントローラ15の指示により、ゲートドライブ信号Shgを送出してローサイドスイッチ素子4のオンオフを切り替える。電圧検知部14Lは、ローサイドスイッチ素子4のドレイン-ソース間に生じるローサイド電圧Vldsを検知し、その値をコントローラ15に送出する。
なお、次述するコントローラ15では、検知したローサイド電圧Vldsから、このローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1以下(ボトム、例えば20V以下)となったか否かを示す、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdを生成する(図4(f)欄参照)。この第1しきい電圧Vth1は、バッテリ電圧Vsよりも低い、予め定めた値に設定する。また、後述する、ハイサイド電圧Vhdsと比較する第2しきい電圧Vth2は、バッテリ電圧Vsよりも低い、予め定めた値に設定される。
As described above, the element control section 11 includes the low side gate driver 12, the high side gate driver 13, the voltage detection section 14L, and the controller 15. The low-side gate driver 12 sends out a gate drive signal Slg to turn the low-side switch element 4 on and off according to instructions from the controller 15 . Further, the high-side gate driver 13 sends out a gate drive signal Shg to turn the low-side switch element 4 on and off according to instructions from the controller 15 . The voltage detection unit 14L detects the low-side voltage Vlds generated between the drain and source of the low-side switch element 4, and sends the value to the controller 15.
The controller 15, which will be described below, generates a low-side voltage bottom detection signal Sbd from the detected low-side voltage Vlds, which indicates whether or not this low-side voltage Vlds has become equal to or lower than the first threshold voltage Vth1 (bottom, for example, 20 V or lower). (See column (f) in FIG. 4). This first threshold voltage Vth1 is set to a predetermined value lower than the battery voltage Vs. Further, a second threshold voltage Vth2 to be compared with a high-side voltage Vhds, which will be described later, is set to a predetermined value lower than the battery voltage Vs.

コントローラ15は、図示しないCPU、ROM、RAM、論理回路からなり、予め記憶された所定のプログラムに従って作動する。このコントローラ15は、プラズマリアクタPRを駆動するにあたり、チャージ制御部16、交番放電制御部17、ハイサイドオフ制御部18、回生制御部19として機能し、これらの制御を実行可能とされている。 The controller 15 includes a CPU, ROM, RAM, and logic circuit (not shown), and operates according to a predetermined program stored in advance. In driving the plasma reactor PR, this controller 15 functions as a charge control section 16, an alternating discharge control section 17, a high side off control section 18, and a regeneration control section 19, and is capable of executing these controls.

<プラズマリアクタ用電源装置の制御>
プラズマリアクタPRを作動させるためのプラズマリアクタ用電源装置10の制御について、図3のフローチャート及び図4のタイミングチャートを用いて説明する。本実施形態では、このプラズマリアクタ用電源装置10の制御により、プラズマリアクタPRには、正負パルス波状の高電圧(図4(i)欄参照)が繰り返し(例えば、100kHzの周波数で)印加され、プラズマリアクタPRに正負の誘電体バリア放電が繰り返し生じる。
<Control of plasma reactor power supply>
Control of the plasma reactor power supply device 10 for operating the plasma reactor PR will be explained using the flowchart of FIG. 3 and the timing chart of FIG. 4. In this embodiment, under the control of the plasma reactor power supply device 10, a high voltage in the form of positive and negative pulse waves (see column (i) in FIG. 4) is repeatedly applied (for example, at a frequency of 100 kHz) to the plasma reactor PR. Positive and negative dielectric barrier discharges repeatedly occur in the plasma reactor PR.

先ず前提として、時刻T1よりも前(後述する時刻T3)に、予めコントローラ15によりハイサイドゲートドライバ13のゲートドライブ信号Shgがハイレベルとされ、ハイサイドスイッチ素子5をオンとした状態を考える(図4(a)欄参照)。これにより、ハイサイド電圧Vhdsは、ほぼ0とされる。但しこの時点では、ローサイドスイッチ素子4がオフにされているので、一次コイル2には通電されない。 First, let us consider a state in which the gate drive signal Shg of the high-side gate driver 13 is set to a high level by the controller 15 before time T1 (time T3, which will be described later), and the high-side switch element 5 is turned on ( (See column (a) in Figure 4). As a result, the high side voltage Vhds is set to approximately zero. However, at this point, since the low-side switch element 4 is turned off, the primary coil 2 is not energized.

その後、チャージステップS1(図3参照)において、素子制御部11のコントローラ15をチャージ制御部16として機能させる。即ち、時刻T1において、コントローラ15によりローサイドゲートドライバ12のゲートドライブ信号Slgをハイレベルとさせ、ローサイドスイッチ素子4をオンさせる(図4(b)欄参照)。すると、バッテリBTから、ハイサイドスイッチ素子5、フライバック型昇圧トランス1の一次コイル2、ローサイドスイッチ素子4を通じて、接地電位GNDに向けて、一次コイル電流IL1が流れる(図4(c)欄参照)。なお、一次コイル2のインダクタンスにより、一次コイル電流IL1としては、時間と共に増加する三角波パターンの正の電流となる。そしてこれにより一次コイル2にエネルギがチャージ(蓄積)される。 Thereafter, in a charge step S1 (see FIG. 3), the controller 15 of the element control section 11 is made to function as the charge control section 16. That is, at time T1, the controller 15 sets the gate drive signal Slg of the low-side gate driver 12 to a high level, turning on the low-side switch element 4 (see column (b) in FIG. 4). Then, a primary coil current IL1 flows from the battery BT toward the ground potential GND through the high-side switch element 5, the primary coil 2 of the flyback step-up transformer 1, and the low-side switch element 4 (see column (c) in FIG. 4). ). Note that due to the inductance of the primary coil 2, the primary coil current IL1 becomes a positive current with a triangular wave pattern that increases with time. As a result, energy is charged (stored) in the primary coil 2.

次いで、ローサイドスイッチ素子4をオンした時刻T1から所定の時間が経過したら(時刻T2)、交番放電ステップS2(図3参照)において、コントローラ15を交番放電制御部17として機能させる。即ち、コントローラ15によりローサイドゲートドライバ12のゲートドライブ信号Slgをローレベルにさせ、ローサイドスイッチ素子4を強制的にオフとする(図4(b)欄参照)。時刻T2にローサイドスイッチ素子4がオフされると、一次コイル電流IL1が流れ得なくなる。このため、一次コイル2は、時刻T2の直後に、電源側端子2sよりも接地側端子2eが高電位となる負の高電圧VL1を発生する(図4(f)欄参照)。このため、ローサイドスイッチ素子4のドレイン-ソース間に掛かるローサイド電圧Vldsは、正の大きな波形となる(図4(e)欄参照)。 Next, when a predetermined time has elapsed from the time T1 when the low-side switch element 4 was turned on (time T2), the controller 15 is caused to function as the alternating discharge control section 17 in an alternating discharge step S2 (see FIG. 3). That is, the controller 15 causes the gate drive signal Slg of the low-side gate driver 12 to be at a low level, and the low-side switch element 4 is forcibly turned off (see column (b) in FIG. 4). When the low-side switch element 4 is turned off at time T2, the primary coil current IL1 cannot flow. Therefore, immediately after time T2, the primary coil 2 generates a negative high voltage VL1 such that the ground terminal 2e has a higher potential than the power supply terminal 2s (see column (f) in FIG. 4). Therefore, the low-side voltage Vlds applied between the drain and source of the low-side switch element 4 has a large positive waveform (see column (e) in FIG. 4).

なお、スナバコンデンサ6は、ローサイドスイッチ素子4をオフとした時刻T2の後に、一次コイル2に発生するサージ電圧を吸収して過電圧を低減し、ローサイドスイッチ素子及びハイサイドスイッチ素子を保護している。 Note that the snubber capacitor 6 absorbs the surge voltage generated in the primary coil 2 after time T2 when the low-side switch element 4 is turned off, reduces overvoltage, and protects the low-side switch element and the high-side switch element. .

そして時刻T2の後、一次コイル2に蓄積されているエネルギが開放されて、フライバック型昇圧トランス1の二次コイル3に、二次コイル出力電圧VL2がパルス的に発生する(図4(j)欄参照)。 After time T2, the energy stored in the primary coil 2 is released, and the secondary coil output voltage VL2 is generated in a pulsed manner in the secondary coil 3 of the flyback step-up transformer 1 (Fig. 4(j) ) column).

これにより、二次コイル3に接続されているプラズマリアクタPRには、正放電電極Dp側を正電位とする誘電体バリア放電(正極放電)が発生する。さらに、容量性のプラズマリアクタPRと二次コイル3との共振、及び一次コイル2とスナバコンデンサ6との共振により、図4(j)欄に示すように、時刻T2以降、二次コイル3には、二次コイル出力電圧VL2として、減衰しながらも、正負が交番する交番電圧が発生する。これにより、プラズマリアクタPRでは、正放電電極Dp側を正電位とする正極放電と、これとは逆に正放電電極Dp側を負電位とする負極放電とが交番して発生する。なお、本実施形態においては、時刻T1から時刻T2までにおける一次コイル2への一度のチャージで、時刻T2から次回の時刻T1までに、二次コイル出力電圧VL2が正側に4回、負側に3回振れる波形のパルスが発生する例を示している。 As a result, in the plasma reactor PR connected to the secondary coil 3, a dielectric barrier discharge (positive electrode discharge) is generated in which the positive discharge electrode Dp side is set to a positive potential. Furthermore, due to the resonance between the capacitive plasma reactor PR and the secondary coil 3 and the resonance between the primary coil 2 and the snubber capacitor 6, as shown in column (j) of FIG. As the secondary coil output voltage VL2, an alternating voltage whose positive and negative values alternate is generated, although it is attenuated. As a result, in the plasma reactor PR, a positive discharge in which the positive discharge electrode Dp side is at a positive potential and, conversely, a negative discharge in which the positive discharge electrode Dp side is at a negative potential are alternately generated. In this embodiment, when the primary coil 2 is charged once from time T1 to time T2, the secondary coil output voltage VL2 changes to the positive side four times and to the negative side four times from time T2 to the next time T1. An example is shown in which a pulse with a waveform that swings three times is generated.

また、交番放電ステップS2の開始と同時に、ハイサイドオフステップS3も実行し、コントローラ15を、ハイサイドオフ制御部18として機能させる(図2参照)。即ち、本実施形態では、図4(a),(b)欄に示すように、時刻T2にローサイドスイッチ素子4を強制的にオフしたのと同時に、ハイサイドスイッチ素子5もオフとする。
時刻T2において、ハイサイド電圧Vhdsは、0Vとなっている。即ち、ハイサイドスイッチ素子5のドレイン-ソース間には、電圧が掛かっていない(図4(d)欄参照)。このため、ハイサイドスイッチ素子5のターンオフは、いわゆるソフトスイッチングとなっており、ハイサイドスイッチ素子5において大きな損失が生じないでターンオフさせることができている。
Furthermore, at the same time as the alternating discharge step S2 is started, the high side off step S3 is also executed, and the controller 15 is made to function as the high side off control section 18 (see FIG. 2). That is, in this embodiment, as shown in columns (a) and (b) of FIG. 4, the low-side switch element 4 is forcibly turned off at time T2, and at the same time, the high-side switch element 5 is also turned off.
At time T2, the high side voltage Vhds is 0V. That is, no voltage is applied between the drain and source of the high-side switch element 5 (see column (d) in FIG. 4). Therefore, the high-side switch element 5 is turned off by so-called soft switching, and the high-side switch element 5 can be turned off without causing a large loss.

なお、図4(d)欄から理解できるように、時刻T2から始まるターンオフ許容期間P5においては、電源側端子2sよりも接地側端子2eが高電位となる負の高い一次コイル電圧VL1が発生しているか、一次コイル電流IL1が流れていないので、ハイサイド電圧Vhdsはほぼ0となる。従って、交番放電ステップS2の開始の後に、ハイサイドオフステップS3を実行することもできる。即ち、時刻T2に続くこのターンオフ許容期間P5の期間中に、ハイサイドスイッチ素子5をターンオフさせることもできる。 As can be understood from the column (d) in FIG. 4, during the turn-off tolerance period P5 starting from time T2, a negative high primary coil voltage VL1 is generated in which the ground side terminal 2e has a higher potential than the power supply side terminal 2s. Since the primary coil current IL1 is not flowing, the high side voltage Vhds becomes almost zero. Therefore, the high side off step S3 can also be executed after the start of the alternating discharge step S2. That is, the high-side switch element 5 can also be turned off during this turn-off tolerance period P5 following time T2.

次いで、回生ステップS4(図3参照)において、コントローラ15を時刻T2におけるローサイドスイッチ素子4のオフから概ね所定の期間が経過したら(時刻T3)、ハイサイドスイッチ素子5をオンとする。これにより、ターンオフ許容期間P5の経過後にも、プラズマリアクタPRに正負交番する放電が発生する期間を確保する。その上で、二次コイル3とプラズマリアクタPRに、さらには、一次コイル2とスナバコンデンサ6に、なおも残留しているエネルギの一部を、バッテリBTに回生させる。 Next, in a regeneration step S4 (see FIG. 3), the controller 15 turns on the high-side switch element 5 after approximately a predetermined period has elapsed since the low-side switch element 4 was turned off at time T2 (time T3). Thereby, even after the turn-off permissible period P5 has elapsed, a period in which alternating positive and negative discharges are generated in the plasma reactor PR is ensured. Then, part of the energy still remaining in the secondary coil 3 and plasma reactor PR, and further in the primary coil 2 and snubber capacitor 6, is regenerated into the battery BT.

具体的には、コントローラ15内において生成する、ハイサイドスイッチオン禁止信号Shoi(図4(i)欄参照)を、時刻T2から所定のターンオン禁止期間P3(例えば本実施形態では、時刻T2以降、ローサイド電圧Vldsが正側に2回振れた後で3回振れる前までの期間)に亘って生成し、この期間P3においては、ハイサイドスイッチ素子5がターンオンするのを禁止する。これにより、少なくともターンオン禁止期間P3においては、プラズマリアクタPRにおいて、正負交番する放電を発生させることができる。 Specifically, the high-side switch-on prohibition signal Shoi (see column (i) in FIG. 4) generated within the controller 15 is controlled for a predetermined turn-on prohibition period P3 from time T2 (for example, in this embodiment, after time T2, The high-side switching element 5 is prohibited from turning on during this period P3. Thereby, at least during the turn-on inhibition period P3, alternating positive and negative discharges can be generated in the plasma reactor PR.

一方、ターンオン禁止期間P3の経過後から次回の時刻T2までの、ターンオン許容期間P4では、ハイサイドスイッチ素子5のターンオンを許容する。そこで、本実施形態では、ターンオン禁止期間P3を経過しターンオン許容期間P4が開始した後の時刻T3において、コントローラ15によりハイサイドゲートドライバ13のゲートドライブ信号Shgをハイレベルとして、ハイサイドスイッチ素子5をオンとする(図4(a)欄参照)。 On the other hand, during a turn-on permissible period P4 from the end of the turn-on prohibited period P3 until the next time T2, the high-side switch element 5 is allowed to turn on. Therefore, in the present embodiment, at time T3 after the turn-on prohibition period P3 has elapsed and the turn-on permissible period P4 has started, the controller 15 sets the gate drive signal Shg of the high-side gate driver 13 to a high level, and the high-side switch element 5 is turned on (see column (a) in FIG. 4).

これにより、図4(c)(d)(f)欄に示すように、時刻T3の後で次回の時刻T1よりも前の期間のうち、一次コイル電圧VL1として(バッテリ電圧Vsよりも高い)正電圧が発生して、ハイサイド電圧Vhdsが正の値となるはずの時刻T4~T5の期間に、負の一次コイル電流IL1がバッテリBTに向けて流れている。このようにしてバッテリBTに向けてエネルギを回生することができ、プラズマリアクタ用電源装置10のエネルギ効率をさらに良好とすることができる。また、このようにして一次コイル2等に残留しているエネルギを十分減少させることで、残留エネルギによって発生する一次コイル電圧VL1の振動を抑制し、次回の時刻T1~T2における一次コイル2へのエネルギチャージをスムーズに行い得る利点もある。
なお、図4(j)欄に示すように、回生により、時刻T4~T5に発生する二次コイル出力電圧VL2も、ごく小さくなっている。
As a result, as shown in columns (c), (d), and (f) of FIG. 4, during the period after time T3 and before the next time T1, the primary coil voltage VL1 is set (higher than the battery voltage Vs). During the period from time T4 to T5 when a positive voltage is generated and the high-side voltage Vhds is supposed to take a positive value, a negative primary coil current IL1 flows toward the battery BT. In this way, energy can be regenerated toward the battery BT, and the energy efficiency of the plasma reactor power supply device 10 can be further improved. In addition, by sufficiently reducing the energy remaining in the primary coil 2, etc. in this way, vibrations in the primary coil voltage VL1 caused by the residual energy are suppressed, and the voltage applied to the primary coil 2 at the next time T1 to T2 is suppressed. There is also the advantage that energy charging can be carried out smoothly.
Note that, as shown in column (j) of FIG. 4, due to regeneration, the secondary coil output voltage VL2 generated between times T4 and T5 also becomes very small.

しかも本実施形態では、回生ステップS4(図3参照)には、コントローラ15をソフトオン制御部19sとして機能させるソフトオンステップS4sを含んでいる。具体的には、時刻T3として、ターンオン禁止期間P3の経過後、電圧検知部14Lでローサイド電圧Vldsを検知して得たローサイド電圧ボトム検知信号Sbd(図4(g)欄参照)が、ハイレベルからローレベルに変化したタイミングを用いている。なお、このローサイド電圧ボトム検知信号Sbdは、ローサイド電圧Vldsが、バッテリ電圧Vsよりも低い第1しきい電圧Vth1以下であることを検知すると、ハイレベルとされる信号である。 Moreover, in this embodiment, the regeneration step S4 (see FIG. 3) includes a soft-on step S4s in which the controller 15 functions as a soft-on control section 19s. Specifically, at time T3, after the turn-on prohibition period P3 has elapsed, the low-side voltage bottom detection signal Sbd (see column (g) in FIG. 4) obtained by detecting the low-side voltage Vlds by the voltage detection unit 14L becomes high level. The timing of the change from low level to low level is used. Note that this low-side voltage bottom detection signal Sbd is a signal that becomes high level when it is detected that the low-side voltage Vlds is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1, which is lower than the battery voltage Vs.

このようにしているのは、図2及び図4(d),(e)欄から理解できるように、ローサイドスイッチ素子4及びハイサイドスイッチ素子5のいずれもがオフとされている時刻T2から時刻T3までの期間(図4(a)(b)欄参照)においては、ローサイドスイッチ素子4のうち、ソース端子Sの電位はそもそも接地電位GNDに固定されている一方、ドレイン端子Dの電位は接地電位GNDから切り離された状態となっている。同様に、ハイサイドスイッチ素子5のうち、ソース端子Sの電位はそもそもバッテリBTの正極端子BTPの電位(例えば+12V)に固定されている一方、ドレイン端子Dの電位は正極端子BTPの電位から切り離された状態となっている。その中で、一次コイル2には、前述のように、正負に交番する一次コイル電圧VL1(図4(f)欄参照)が生じている。このため、正のローサイド電圧Vldsが発生する期間と、正のハイサイド電圧Vhdsが発生する期間とは、逆の期間となる。 As can be understood from FIGS. 2 and 4(d) and (e) columns, this is done from time T2 when both the low-side switch element 4 and the high-side switch element 5 are turned off. During the period up to T3 (see columns (a) and (b) in FIG. 4), the potential of the source terminal S of the low-side switch element 4 is originally fixed to the ground potential GND, while the potential of the drain terminal D is grounded. It is in a state of being disconnected from the potential GND. Similarly, in the high-side switch element 5, the potential of the source terminal S is originally fixed to the potential of the positive terminal BTP of the battery BT (for example, +12V), while the potential of the drain terminal D is separated from the potential of the positive terminal BTP. It is in a state of failure. Among them, as described above, a primary coil voltage VL1 (see column (f) in FIG. 4) which alternates between positive and negative is generated in the primary coil 2. Therefore, the period in which the positive low-side voltage Vlds is generated and the period in which the positive high-side voltage Vhds is generated are opposite periods.

従って、本実施形態では、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbd(図4(g)欄参照)がハイレベルである場合は、ローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1以下であることを示すほか、間接的に、ハイサイド電圧Vhdsがバッテリ電圧Vsよりも低い第2しきい電圧Vth2よりも大きな正の値となっていることを示している。逆に、この信号Sbdがローレベルである場合は、ローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1よりも大きな正の値となっていることを示すほか、間接的に、ハイサイド電圧Vhdsが第2しきい電圧Vth2以下であることを示している。このため、信号Sbdが、ハイレベルからローレベルに変化するタイミング(例えば時刻T3)は、ハイサイド電圧Vhdsが、第2しきい電圧Vth2よりも大きな正の値から第2しきい電圧Vth2以下の値になったことをも示している。 Therefore, in this embodiment, when the low-side voltage bottom detection signal Sbd (see column (g) in FIG. 4) is at a high level, it not only indicates that the low-side voltage Vlds is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1, but also indirectly This shows that the high-side voltage Vhds has a larger positive value than the second threshold voltage Vth2, which is lower than the battery voltage Vs. Conversely, when this signal Sbd is at a low level, it not only indicates that the low side voltage Vlds has a positive value greater than the first threshold voltage Vth1, but also indirectly indicates that the high side voltage Vhds has a positive value greater than the first threshold voltage Vth1. This indicates that the voltage is lower than the threshold voltage Vth2. Therefore, at the timing when the signal Sbd changes from high level to low level (for example, time T3), the high side voltage Vhds changes from a positive value larger than the second threshold voltage Vth2 to a value below the second threshold voltage Vth2. It also shows that the value has been reached.

そして、時刻T3は、ターンオン禁止期間P3の経過後のうち、振動する一次コイル電圧VL1が正から負の値に変化するために、ハイサイドスイッチ素子5のドレイン-ソース間に掛かるハイサイド電圧Vhdsが、正の値から第2しきい電圧Vth2以下のほぼ0になるタイミングである。即ち、ハイサイドスイッチ素子5のドレイン-ソース間には、電圧が掛かっていない(図4(d)欄参照)。このため、時刻T3におけるハイサイドスイッチ素子5のターンオンは、いわゆるソフトスイッチングとなっており、このハイサイドスイッチ素子5において大きな損失が生じさせないでターンオンさせることができる。 Then, at time T3, after the turn-on inhibition period P3 has elapsed, the oscillating primary coil voltage VL1 changes from a positive value to a negative value, so that the high side voltage Vhds applied between the drain and source of the high side switch element 5 is the timing when the voltage changes from a positive value to approximately 0, which is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2. That is, no voltage is applied between the drain and source of the high-side switch element 5 (see column (d) in FIG. 4). Therefore, the turn-on of the high-side switch element 5 at time T3 is so-called soft switching, and the high-side switch element 5 can be turned on without causing a large loss.

このように、素子制御部11のコントローラ15は、電圧検知部14Lによって間接的に検知したハイサイド電圧Vhdsが第2しきい電圧Vth2以下であることを検知した時刻T3に、ハイサイドスイッチ素子5をオンさせるソフトオン制御をも実行可能に構成されている。これにより、ハイサイドスイッチ素子5をオンさせるに当たり、ハイサイドスイッチ素子5におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。
また、回生ステップS4のうちソフトオンステップS4sでは、電圧検知部14Lによって間接的にハイサイド電圧Vhdsが第2しきい電圧Vth2以下であることを検知したときに、ハイサイドスイッチ素子5をオンさせる。即ち、ハイサイドスイッチ素子5をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、回生ステップS4のソフトオンステップS4sにおいて、ハイサイドスイッチ素子5をオンさせるに当たり、ハイサイドスイッチ素子5におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。
In this way, the controller 15 of the element control section 11 controls the high-side switch element 5 at time T3 when it detects that the high-side voltage Vhds indirectly detected by the voltage detection section 14L is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2. It is also configured to be able to perform soft-on control to turn on the power. Thereby, when turning on the high-side switch element 5, switching loss in the high-side switch element 5 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.
In the soft-on step S4s of the regeneration step S4, the high-side switch element 5 is turned on when the voltage detection section 14L indirectly detects that the high-side voltage Vhds is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2. . That is, the high side switch element 5 is turned on by soft switching. Thereby, in turning on the high-side switch element 5 in the soft-on step S4s of the regeneration step S4, switching loss in the high-side switch element 5 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

なお本実施形態では、図4に示すように、時刻T3として、電圧検知部14Lにおけるローサイド電圧ボトム検知信号Sbdが、ハイレベルからローレベルに変化したタイミングを用いた。
しかし例えば、ターンオン許容期間P4の期間のうち、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdが、ハイレベルからローレベルに変化してから1μs間に亘りローレベルが継続した後など、ターンオン許容期間P4の期間のうち、電圧検知部14Lによって間接的に検知したハイサイド電圧Vhdsが第2しきい電圧Vth2以下であることを検知している期間(即ち、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdがローレベルである期間)の中から選んだ適宜のタイミングを、時刻T3として、ハイサイドスイッチ素子5をターンオンさせるソフトオン制御を実行しても良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the timing at which the low-side voltage bottom detection signal Sbd in the voltage detection section 14L changes from high level to low level is used as time T3.
However, for example, during the turn-on permissible period P4, after the low-side voltage bottom detection signal Sbd changes from a high level to a low level and continues to be at a low level for 1 μs, during the turn-on permissible period P4, , during a period in which it is detected that the high-side voltage Vhds indirectly detected by the voltage detection unit 14L is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2 (that is, a period in which the low-side voltage bottom detection signal Sbd is at a low level). A soft-on control may be executed to turn on the high-side switch element 5 by setting an appropriate timing selected from the above as time T3.

時刻T3にハイサイドスイッチ素子5をターンオンさせた後は、次回の時刻T1以降において、チャージステップS1から回生ステップS4を繰り返す。 After turning on the high side switch element 5 at time T3, the charging step S1 to the regeneration step S4 are repeated from the next time T1 onwards.

なお、回生ステップS4を行った後に再びチャージステップS1を行うに当たっては、前回ローサイドスイッチ素子4をオンさせた時刻T1から、周期確保期間P1が経過した後の、ターンオン許容期間P2内に、ローサイドスイッチ素子4をオンとして一次コイル2に電流IL1を流し、エネルギのチャージを開始する。 Note that when performing the charging step S1 again after performing the regeneration step S4, the low-side switch is turned on within the turn-on permissible period P2 after the cycle securing period P1 has elapsed from the time T1 when the low-side switch element 4 was previously turned on. The element 4 is turned on, a current IL1 is caused to flow through the primary coil 2, and energy charging is started.

具体的には、コントローラ15内において生成する、ローサイドスイッチオン許可信号Slop(図4(h)欄参照)において、前回の時刻T1から所定の周期確保期間P1(本実施形態では、例えば50μs)が経過した後に、これに続いてローサイドスイッチ素子4のターンオンを許容するターンオン許容期間P2(本実施形態では、例えば10μs)を設ける。そして、ターンオン許容期間P2内の時刻T1において、コントローラ15によりローサイドゲートドライバ12のゲートドライブ信号Slgをハイレベルとして、ローサイドスイッチ素子4をターンオンする(図4(b)欄参照)。このようにすることで、プラズマリアクタPR(図4(j)欄参照)において、複数回の正負交番放電(時刻T2以降、正放電3回、負放電2回の合計5回)が間欠的に生じる周期の長さを所定の範囲(P1+P2、本実施形態では、概ね50~60μs)とすることができる。 Specifically, in the low-side switch-on permission signal Slop (see column (h) in FIG. 4) generated within the controller 15, a predetermined cycle period P1 (for example, 50 μs in this embodiment) is set from the previous time T1. After this, a turn-on tolerance period P2 (for example, 10 μs in this embodiment) is provided to allow the low-side switch element 4 to turn on. Then, at time T1 within the turn-on permissible period P2, the controller 15 sets the gate drive signal Slg of the low-side gate driver 12 to a high level to turn on the low-side switch element 4 (see column (b) in FIG. 4). By doing this, in the plasma reactor PR (see column (j) in FIG. 4), multiple positive and negative alternating discharges (a total of 5 times, 3 positive discharges and 2 negative discharges after time T2) are intermittently generated. The length of the resulting period can be set within a predetermined range (P1+P2, approximately 50 to 60 μs in this embodiment).

しかも、本実施形態においては、チャージステップS1(図3参照)には、コントローラ15をソフトオン制御部16sとして機能させるソフトオンステップS1sも含んでいる。即ち、ターンオン許容期間P2の期間のうち、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdが、ローレベルからハイレベルに変化したタイミング(時刻T1)にローサイドスイッチ素子4をターンオンさせる(図4(b)欄参照)。 Moreover, in this embodiment, the charging step S1 (see FIG. 3) also includes a soft-on step S1s in which the controller 15 functions as a soft-on control section 16s. That is, during the turn-on permissible period P2, the low-side switch element 4 is turned on at the timing (time T1) when the low-side voltage bottom detection signal Sbd changes from low level to high level (see column (b) in FIG. 4).

この時刻T1は、ターンオン許容期間P2の期間のうち、振動する一次コイル電圧VL1(図4(f)欄参照)が負から正の値に変化するために、ローサイドスイッチ素子4のドレイン-ソース間に掛かるローサイド電圧Vldsが、正の値から第1しきい電圧Vth1以下のほぼ0になるタイミングである。即ち、ローサイドスイッチ素子4のドレイン-ソース間には、大きな電圧が掛かっていない(図4(e)欄参照)。このため、ローサイドスイッチ素子4のターンオンに際して、いわゆるソフトスイッチングとなっており、このローサイドスイッチ素子4において大きな損失が生じさせないでターンオンさせることができる。 This time T1 occurs between the drain and source of the low-side switch element 4 because the oscillating primary coil voltage VL1 (see column (f) in FIG. 4) changes from a negative value to a positive value during the turn-on permissible period P2. This is the timing when the low-side voltage Vlds applied to the voltage changes from a positive value to approximately 0, which is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1. That is, no large voltage is applied between the drain and source of the low-side switch element 4 (see column (e) in FIG. 4). Therefore, when the low-side switch element 4 is turned on, so-called soft switching is performed, and the low-side switch element 4 can be turned on without causing a large loss.

このように、素子制御部11のコントローラ15は、電圧検知部14Lによって検知したローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1以下であることを検知した時刻T1に、ローサイドスイッチ素子4をオンさせるソフトオン制御をも実行可能に構成されている。これにより、ローサイドスイッチ素子4をオンさせるに当たり、ローサイドスイッチ素子4におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。
また、チャージステップS1のソフトオンステップS1sでは、電圧検知部14Lでローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1以下であることを検知したときに、ローサイドスイッチ素子4をオンさせる。即ち、ローサイドスイッチ素子4をソフトスイッチングによりオンさせる。これにより、チャージステップS1において、ローサイドスイッチ素子4をオンさせるに当たり、ローサイドスイッチ素子4におけるスイッチング損失を低減でき、さらにエネルギ効率を高めることができる。
In this manner, the controller 15 of the element control section 11 performs a soft-on operation that turns on the low-side switch element 4 at time T1 when it is detected that the low-side voltage Vlds detected by the voltage detection section 14L is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1. It is configured so that it can also be controlled. Thereby, when turning on the low-side switch element 4, switching loss in the low-side switch element 4 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.
Further, in the soft-on step S1s of the charge step S1, the low-side switch element 4 is turned on when the voltage detection section 14L detects that the low-side voltage Vlds is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1. That is, the low side switch element 4 is turned on by soft switching. Thereby, when turning on the low-side switch element 4 in the charging step S1, switching loss in the low-side switch element 4 can be reduced, and energy efficiency can be further improved.

なお本実施形態では、時刻T1として、電圧検知部14Lにおけるローサイド電圧ボトム検知信号Sbdが、ローレベルからハイレベルに変化したタイミングを用いた。
しかし例えば、ターンオン許容期間P2の期間のうち、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdが、ローレベルからハイレベルに変化してから1μs間に亘りハイレベルが継続した後など、ターンオン許容期間P2の期間のうち、電圧検知部14Lによって検知したローサイド電圧Vldsが第1しきい電圧Vth1以下であることを検知している期間(即ち、ローサイド電圧ボトム検知信号Sbdがハイレベルである期間)の中から選んだ適宜のタイミングを、時刻T1として、ローサイドスイッチ素子4をターンオンさせるソフトオン制御を実行しても良い。
In this embodiment, the timing at which the low-side voltage bottom detection signal Sbd in the voltage detection section 14L changes from low level to high level is used as time T1.
However, for example, during the turn-on permissible period P2, after the low-side voltage bottom detection signal Sbd changes from a low level to a high level and continues to be at a high level for 1 μs, during the turn-on permissible period P2. , an appropriate period selected from the period during which it is detected that the low-side voltage Vlds detected by the voltage detection unit 14L is equal to or lower than the first threshold voltage Vth1 (that is, the period during which the low-side voltage bottom detection signal Sbd is at a high level). Soft-on control may be executed to turn on the low-side switch element 4 by setting the timing of 2 to time T1.

以上で説明したように、本実施形態のプラズマリアクタ用電源装置10では、フライバック型昇圧トランス1、ローサイドスイッチ素子4、及び、ハイサイドスイッチ素子5に加え、上述のチャージ制御、交番放電制御、ハイサイドオフ制御、及び回生制御を繰り返し実行可能に構成された素子制御部11を備えている。このため、一次コイル2への一度のエネルギのチャージで、プラズマリアクタPRにおいて複数回に亘る正負交番放電を生じさせることができる。さらに一部のエネルギをバッテリBTに回生することができるので、エネルギ効率の良好なプラズマリアクタ用電源装置10とすることができる。
また、この電源装置10によって、一次コイル2への一度のエネルギのチャージで、プラズマリアクタPRにおいて複数回に亘る正負交番放電を生じさせることができる。さらに一部のエネルギをバッテリに回生することができるので、エネルギ効率良好にプラズマリアクタ用電源装置を制御することができる。
As explained above, in the plasma reactor power supply device 10 of this embodiment, in addition to the flyback step-up transformer 1, the low-side switch element 4, and the high-side switch element 5, the above-mentioned charge control, alternating discharge control, The device includes an element control section 11 configured to be able to repeatedly perform high side off control and regeneration control. Therefore, by charging the primary coil 2 with energy once, alternating positive and negative discharge can be caused in the plasma reactor PR multiple times. Furthermore, since a part of the energy can be regenerated to the battery BT, the plasma reactor power supply device 10 can have good energy efficiency.
Further, with this power supply device 10, by charging the primary coil 2 with energy once, it is possible to generate alternating positive and negative discharges multiple times in the plasma reactor PR. Furthermore, since a part of the energy can be regenerated into the battery, the plasma reactor power supply device can be controlled with good energy efficiency.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態においては、ローサイド電圧Vldsを検知する電圧検知部14Lを用いた。しかし、図2において破線で示すように、ハイサイド電圧Vhdsを検知する電圧検知部14Hを用いて、実施形態とは逆にハイサイド電圧ボトム検知信号を得るなど、ハイサイド電圧Vhdsと第2しきい電圧Vth2との大小を検知すると共に、これを用いて、間接的に、ローサイド電圧Vldsと第1しきい電圧Vth1との大小を検知するようにしてもよい。また、電圧検知部14Lと電圧検知部14Hの両者を用い、電圧検知部14Lによって、実施形態と同様にローサイド電圧ボトム検知信号Sbdを得るなど、ローサイド電圧Vldsと第1しきい電圧Vth1との大小を検知する一方、電圧検知部14Hによって、ハイサイド電圧ボトム検知信号を得るなど、ハイサイド電圧Vhdsと第2しきい電圧Vth2との大小を検知するようにしても良い。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied with appropriate modifications without departing from the gist thereof.
For example, in the embodiment, the voltage detection section 14L that detects the low side voltage Vlds is used. However, as shown by the broken line in FIG. 2, a voltage detection unit 14H that detects the high side voltage Vhds is used to obtain a high side voltage bottom detection signal, contrary to the embodiment. In addition to detecting the magnitude of the threshold voltage Vth2, it may also be used to indirectly detect the magnitude of the low-side voltage Vlds and the first threshold voltage Vth1. Further, by using both the voltage detecting section 14L and the voltage detecting section 14H, the voltage detecting section 14L obtains the low side voltage bottom detection signal Sbd in the same way as in the embodiment. At the same time, the magnitude of the high-side voltage Vhds and the second threshold voltage Vth2 may be detected by, for example, obtaining a high-side voltage bottom detection signal by the voltage detecting section 14H.

PR プラズマリアクタ
GND 接地電位
BT バッテリ(直流電源)
Vs バッテリ電圧(直流電源の出力電圧)
BTP (バッテリの)正極端子
10 プラズマリアクタ用電源装置
1 フライバック型昇圧トランス
2 (フライバック型昇圧トランスの)一次コイル
2e (一次コイルの)接地側端子
2s (一次コイルの)電源側端子
3 (フライバック型昇圧トランスの)二次コイル
3p (二次コイルの)正極端子
3n (二次コイルの)負極端子
VL2 二次コイル出力電圧
4 ローサイドスイッチ素子
Vlds ローサイド電圧
5 ハイサイドスイッチ素子
Vhds ハイサイド電圧
6 スナバコンデンサ
11 素子制御部
14L 電圧検知部(ローサイド電圧検知部)
14H 電圧検知部(ハイサイド電圧検知部)
Sbd ローサイド電圧ボトム検知信号
15 コントローラ
16 チャージ制御部
16S ソフトオン制御部
Vth1 第1しきい電圧
17 交番放電制御部
18 ハイサイドオフ制御部
19 回生制御部
19S ソフトオン制御部
Vth2 第2しきい電圧
S1 チャージステップ
S1s ソフトオンステップ
S2 交番放電ステップ
S3 ハイサイドオフステップ
S4 回生ステップ
S4s ソフトオンステップ
P5 ターンオフ許容期間
T1~T5 時刻
PR Plasma reactor GND Ground potential BT Battery (DC power supply)
Vs Battery voltage (DC power supply output voltage)
BTP (battery) positive terminal 10 Plasma reactor power supply 1 Flyback step-up transformer 2 (flyback step-up transformer) primary coil 2e (primary coil) ground terminal 2s (primary coil) power supply terminal 3 ( Secondary coil 3p (of flyback step-up transformer) Positive terminal 3n (of secondary coil) Negative terminal VL2 (of secondary coil) Secondary coil output voltage 4 Low-side switch element Vlds Low-side voltage 5 High-side switch element Vhds High-side voltage 6 Snubber capacitor 11 Element control section 14L Voltage detection section (low side voltage detection section)
14H Voltage detection section (high side voltage detection section)
Sbd Low-side voltage bottom detection signal 15 Controller 16 Charge control section 16S Soft-on control section Vth1 First threshold voltage 17 Alternating discharge control section 18 High-side off control section 19 Regeneration control section 19S Soft-on control section Vth2 Second threshold voltage S1 Charge step S1s Soft-on step S2 Alternate discharge step S3 High-side off step S4 Regeneration step S4s Soft-on step P5 Turn-off allowable period T1 to T5 Time

Claims (8)

接地側端子及び電源側端子を含む一次コイル、及び、
プラズマリアクタを両端に接続する二次コイル、を有する
フライバック型昇圧トランスと、
上記一次コイルの上記接地側端子と接地電位との間に接続されたローサイドスイッチ素子と、
上記一次コイルの上記電源側端子と直流電源の正極端子との間に接続されたハイサイドスイッチ素子と、
上記ローサイドスイッチ素子及び上記ハイサイドスイッチ素子のオンオフを制御する素子制御部と、を備える
プラズマリアクタ用電源装置であって、
上記素子制御部は、
上記直流電源及び上記プラズマリアクタを接続した状態において、
上記ハイサイドスイッチ素子と上記ローサイドスイッチ素子とをオンとして、上記直流電源から、上記一次コイルにエネルギをチャージさせるチャージ制御と、
上記ローサイドスイッチ素子をオフとして、上記二次コイルを介して上記プラズマリアクタに正負交番する交番電圧を印加し、上記プラズマリアクタに正負交番する放電を発生させる交番放電制御と、
上記交番放電制御における上記ローサイドスイッチ素子のオフと同時に、又は上記ローサイドスイッチ素子をオフとした直後の上記一次コイルに上記接地側端子が上記電源側端子よりも高電位となる電圧が発生しているターンオフ許容期間内に、上記ハイサイドスイッチ素子をオフとするハイサイドオフ制御と、
上記ターンオフ許容期間より後に、上記ハイサイドスイッチ素子をオンとし、上記二次コイル及び上記プラズマリアクタに残留するエネルギの一部を、上記直流電源に回生させる回生制御と、
を繰り返し実行可能に構成されてなる
プラズマリアクタ用電源装置。
a primary coil including a ground side terminal and a power side terminal, and
a flyback step-up transformer having a secondary coil connected to both ends of the plasma reactor;
a low side switch element connected between the ground side terminal of the primary coil and ground potential;
a high side switch element connected between the power supply side terminal of the primary coil and the positive terminal of the DC power supply;
A power supply device for a plasma reactor, comprising: an element control unit that controls on/off of the low-side switch element and the high-side switch element,
The element control section is
In a state where the above DC power supply and the above plasma reactor are connected,
Charge control for charging the primary coil with energy from the DC power supply by turning on the high-side switch element and the low-side switch element;
Alternating discharge control in which the low-side switch element is turned off and an alternating voltage that alternates between positive and negative is applied to the plasma reactor via the secondary coil to generate a discharge that alternates between positive and negative in the plasma reactor;
At the same time as the low-side switch element is turned off in the alternating discharge control, or immediately after the low-side switch element is turned off, a voltage is generated in the primary coil such that the ground side terminal has a higher potential than the power supply side terminal. high-side off control for turning off the high-side switch element within a turn-off tolerance period;
regeneration control that turns on the high-side switch element after the turn-off tolerance period and regenerates a portion of the energy remaining in the secondary coil and the plasma reactor to the DC power supply;
A power supply device for a plasma reactor that is configured to be able to run repeatedly.
請求項1に記載のプラズマリアクタ用電源装置であって、
前記一次コイルの前記接地側端子と前記電源側端子とに導通して、上記一次コイルと並列に接続されたスナバコンデンサを備える
プラズマリアクタ用電源装置。
The plasma reactor power supply device according to claim 1,
A power supply device for a plasma reactor, comprising a snubber capacitor connected in parallel to the primary coil and electrically connected to the ground side terminal and the power supply side terminal of the primary coil.
請求項1又は請求項2に記載のプラズマリアクタ用電源装置であって、
前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、
前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、
前記素子制御部は、
前記回生制御において前記ハイサイドスイッチ素子をオンとした後の前記チャージ制御において、
上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ローサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第1しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ローサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を、
実行可能に構成されてなる
プラズマリアクタ用電源装置。
A power supply device for a plasma reactor according to claim 1 or claim 2,
a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential;
comprising at least one of a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply;
The element control section includes:
In the charge control after turning on the high side switch element in the regeneration control,
Soft-on control that turns on the low-side switch element when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the low-side voltage is equal to or lower than a first threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply. of,
A power supply device for a plasma reactor configured to be executable.
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のプラズマリアクタ用電源装置であって、
前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、
前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、
前記素子制御部は、
前記回生制御において、上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ハイサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第2しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ハイサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオン制御を、
実行可能に構成されてなる
プラズマリアクタ用電源装置。
A power supply device for a plasma reactor according to any one of claims 1 to 3,
a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential;
comprising at least one of a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply;
The element control section includes:
In the regeneration control, when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the high-side voltage is equal to or lower than a second threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply, the high-side switch Soft-on control that turns on the element,
A power supply device for a plasma reactor configured to be executable.
接地側端子及び電源側端子を含む一次コイル、及び、
プラズマリアクタを両端に接続する二次コイル、を有する
フライバック型昇圧トランスと、
上記一次コイルの上記接地側端子と接地電位との間に接続されたローサイドスイッチ素子と、
上記一次コイルの上記電源側端子と直流電源の正極端子との間に接続されたハイサイドスイッチ素子と、を備える
プラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、
上記直流電源及び上記プラズマリアクタを接続した状態において、
上記ハイサイドスイッチ素子と上記ローサイドスイッチ素子とをオンとして、上記直流電源から、上記一次コイルにエネルギをチャージさせるチャージステップと、
上記ローサイドスイッチ素子をオフとして、上記二次コイルを介して上記プラズマリアクタに正負交番する交番電圧を印加し、上記プラズマリアクタに正負交番する放電を発生させる交番放電ステップと、
上記交番放電ステップにおける上記ローサイドスイッチ素子のオフと同時に、又は上記ローサイドスイッチ素子をオフとした直後の上記一次コイルに上記接地側端子が上記電源側端子よりも高電位となる電圧が発生しているターンオフ許容期間内に、上記ハイサイドスイッチ素子をオフとするハイサイドオフステップと、
上記ターンオフ許容期間より後に、上記ハイサイドスイッチ素子をオンとし、上記二次コイル及び上記プラズマリアクタに残留するエネルギの一部を、上記直流電源に回生させる回生ステップと、
を繰り返し実行する
プラズマリアクタ用電源装置の制御方法。
a primary coil including a ground side terminal and a power side terminal, and
a flyback step-up transformer having a secondary coil connected to both ends of the plasma reactor;
a low side switch element connected between the ground side terminal of the primary coil and ground potential;
A method for controlling a power supply device for a plasma reactor, comprising: a high side switch element connected between the power supply side terminal of the primary coil and a positive terminal of a DC power supply,
In a state where the above DC power supply and the above plasma reactor are connected,
a charging step of charging the primary coil with energy from the DC power supply by turning on the high-side switch element and the low-side switch element;
an alternating discharge step of turning off the low-side switch element, applying an alternating voltage of alternating positive and negative to the plasma reactor via the secondary coil, and generating a discharge of alternating positive and negative in the plasma reactor;
A voltage is generated in the primary coil at the same time as the low-side switch element is turned off in the alternating discharge step, or immediately after the low-side switch element is turned off, such that the ground side terminal has a higher potential than the power supply side terminal. a high-side off step of turning off the high-side switch element within a turn-off tolerance period;
After the turn-off tolerance period, a regeneration step of turning on the high side switch element and regenerating a part of the energy remaining in the secondary coil and the plasma reactor to the DC power supply;
A control method for a plasma reactor power supply that repeatedly performs the following steps.
請求項5に記載のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、
前記プラズマリアクタ用電源装置は、
前記一次コイルの前記接地側端子と前記電源側端子とに導通して、上記一次コイルと並列に接続されたスナバコンデンサを備える
プラズマリアクタ用電源装置の制御方法。
A method for controlling a plasma reactor power supply device according to claim 5,
The plasma reactor power supply device includes:
A method for controlling a plasma reactor power supply device comprising a snubber capacitor connected in parallel with the primary coil and electrically connected to the ground side terminal and the power supply side terminal of the primary coil.
請求項5又は請求項6に記載のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、
前記プラズマリアクタ用電源装置は、
前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、
前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、
前記回生ステップにおいて前記ハイサイドスイッチ素子をオンとした後の前記チャージステップは、
上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ローサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第1しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ローサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオンステップを含む、
プラズマリアクタ用電源装置の制御方法。
A method for controlling a plasma reactor power supply device according to claim 5 or 6, comprising:
The plasma reactor power supply device includes:
a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential;
comprising at least one of a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply;
The charging step after turning on the high side switch element in the regeneration step includes:
A soft-on step of turning on the low-side switch element when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the low-side voltage is equal to or lower than a first threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply. including,
A method of controlling a power supply device for a plasma reactor.
請求項5~請求項7のいずれか1項に記載のプラズマリアクタ用電源装置の制御方法であって、
前記プラズマリアクタ用電源装置は、
前記接地電位に対する前記一次コイルの前記接地側端子の電圧であるローサイド電圧を検知するローサイド電圧検知部、及び、
前記直流電源の前記正極端子に対する前記一次コイルの前記電源側端子の電圧であるハイサイド電圧を検知するハイサイド電圧検知部、の少なくともいずれかを備え、
前記回生ステップは、
上記ローサイド電圧検知部又は上記ハイサイド電圧検知部によって上記ハイサイド電圧が前記直流電源の出力電圧より低い第2しきい電圧以下であることを検知したときに、前記ハイサイドスイッチ素子をオンさせるソフトオンステップを含む
プラズマリアクタ用電源装置の制御方法。
A method for controlling a power supply device for a plasma reactor according to any one of claims 5 to 7, comprising:
The plasma reactor power supply device includes:
a low-side voltage detection unit that detects a low-side voltage that is a voltage of the ground-side terminal of the primary coil with respect to the ground potential;
comprising at least one of a high-side voltage detection unit that detects a high-side voltage that is a voltage of the power supply side terminal of the primary coil with respect to the positive terminal of the DC power supply;
The regeneration step includes:
Software that turns on the high-side switch element when the low-side voltage detection section or the high-side voltage detection section detects that the high-side voltage is equal to or lower than a second threshold voltage lower than the output voltage of the DC power supply. A method of controlling a power supply device for a plasma reactor including on-step.
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