DE12884110T1 - Gleichstromversorgungsvorrichtung und steuerungsverfahren für die gleichstromversorgungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung, umfassend einen Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker, welcher eine Gleichstromquelle bildet, einen Multiphaseninverter zum Umwandeln einer Gleichstromausgabe von dem Gleichstrom-Abwärtstyp-Zerhacker in eine Multiphasenwechselstromleistung durch Betreiben von mehreren Schaltelementen, einen Gleichrichter zum Unterziehen einer Ausgabe von dem Multiphaseninverter einer AC-DC-Wandlung zum Zuführen von einem erhaltenen Gleichstrom an einen Verbraucher, und eine Steuereinheit, aufweisend eine Zerhackersteuereinheit zum Steuern des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers und eine Invertersteuereinheit zum Steuern des Multiphaseninverters, wobei die Steuereinheit ausführt, eine Schaltsteuerung, welche durch die Zerhackersteuereinheit gesteuert wird, zum Schalten zwischen einem Zündmodus zum Zuführen einer Zündspannung, welche eine Plasmaentladung in einer Plasmaerzeugungseinheit erzeugt, und einem Dauerbetriebsmodus zum Aufrechterhalten der Plasmaentladung in der Plasmaerzeugungseinheit, und eine zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung zum zwischenzeitlichen Einrichten eines Kurzschlusses zwischen einer positiven Spannungsseite und einer negativen Spannungsseite des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers oder zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Multiphaseninverters, und wobei die Steuereinheit in dem Zündmodus eine Spannungsverstärkungsoperation entsprechend einem Kurzschlussstrom, welcher in dem Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker durch die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung fließen gelassen wird, weiter so zu steuern, um eine an die Plasmaerzeugungseinheit anzulegende Ausgangsspannung zu steuern.

Claims (14)

  1. Eine Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung, umfassend einen Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker, welcher eine Gleichstromquelle bildet, einen Multiphaseninverter zum Umwandeln einer Gleichstromausgabe von dem Gleichstrom-Abwärtstyp-Zerhacker in eine Multiphasenwechselstromleistung durch Betreiben von mehreren Schaltelementen, einen Gleichrichter zum Unterziehen einer Ausgabe von dem Multiphaseninverter einer AC-DC-Wandlung zum Zuführen von einem erhaltenen Gleichstrom an einen Verbraucher, und eine Steuereinheit, aufweisend eine Zerhackersteuereinheit zum Steuern des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers und eine Invertersteuereinheit zum Steuern des Multiphaseninverters, wobei die Steuereinheit ausführt, eine Schaltsteuerung, welche durch die Zerhackersteuereinheit gesteuert wird, zum Schalten zwischen einem Zündmodus zum Zuführen einer Zündspannung, welche eine Plasmaentladung in einer Plasmaerzeugungseinheit erzeugt, und einem Dauerbetriebsmodus zum Aufrechterhalten der Plasmaentladung in der Plasmaerzeugungseinheit, und eine zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung zum zwischenzeitlichen Einrichten eines Kurzschlusses zwischen einer positiven Spannungsseite und einer negativen Spannungsseite des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers oder zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Multiphaseninverters, und wobei die Steuereinheit in dem Zündmodus eine Spannungsverstärkungsoperation entsprechend einem Kurzschlussstrom, welcher in dem Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker durch die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung fließen gelassen wird, weiter so zu steuern, um eine an die Plasmaerzeugungseinheit anzulegende Ausgangsspannung zu steuern.
  2. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit der Invertersteuereinheit erlaubt die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung auszuführen, bei der zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung, die Invertersteuereinheit ein Gate-Pulssignal zum Ausführen einer Pulsweitensteuerung an Schaltelementen in dem einen Multiphaseninverter bildenden Brückenschaltkreis und ein Kurzschluss-Pulssignal zum zwischenzeitlichen Einrichten des Kurzschlusses zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises erzeugt, den Multiphaseninverter durch ein Steuersignal steuert, welches durch Überlagern des Gate-Pulssignals und des Kurzschluss-Pulssignals über einander erhalten wird, ein Paar der Schaltelemente gleichzeitig in einen EIN-Zustand durch das Kurzschluss-Pulssignal dreht, wobei das Paar Gegenstücke zueinander sind, welche zwischen Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite in dem Brückenschaltkreis seriell verbunden sind, wodurch der Kurzschluss zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und auf der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises eingerichtet wird.
  3. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Invertersteuereinheit, zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb einer Dauer des Gate-Pulssignals zum Drehen eines jeden der Schaltelemente in einen EIN-Zustand, ein Pulssignal als das Kurzschluss-Pulssignal zum Beginnen eines EIN-Betriebs des Schaltelements erzeugt, welches das Gegenstück des Schaltelements, welches durch das Gate-Pulssignal in einem EIN-Zustand betrieben wird, aus den Paaren der Schaltelemente ist, welche zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und auf der negativen Spannungsseite seriell verbunden sind, und den Kurzschluss zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises einrichtet, dadurch, dass das Schaltelement in einem EIN-Zustand entsprechend dem Gate-Pulssignal ist und, dadurch, dass das Schaltelement in einem EIN-Zustand entsprechend dem Kurzschluss-Pulssignal ist.
  4. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, die Invertersteuereinheit ein Pulssignal als das Kurzschluss-Pulssignal erzeugt, welches einen EIN-Betrieb aller Schaltelemente in dem Brückenschaltkreis gleichzeitig beginnt, und das Kurzschluss-Pulssignal alle Schaltelemente in dem Brückenschaltkreis auf einen EIN-Zustand dreht, wodurch ein Kurzschluss zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises eingerichtet wird.
  5. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, die Invertersteuereinheit ein Pulssignal als das Kurzschluss-Pulssignal erzeugt, welches einen EIN-Betrieb von zumindest einem Paar der Schaltelemente aus den Paaren der Schaltelemente gleichzeitig beginnt, welche Gegenstücke zueinander sind, welche zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises seriell verbunden sind, bezüglich der in dem Brückenschaltkreis vorgesehenen Schaltelemente, und das Kurzschluss-Pulssignal zumindest ein Paar der Schaltelemente in einen EIN-Zustand dreht, welche Gegenstücke zueinander sind, welche zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und auf der negativen Spannungsseite in dem Brückenschaltkreis seriellen verbunden sind, wodurch der Kurzschluss zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises eingerichtet wird.
  6. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend ein Schaltelement zum Kurzschließen, welches einen Kurzschluss zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite einrichtet, wobei das Schaltelement zwischen dem Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker und dem Multiphaseninverter positioniert ist, wobei die Steuereinheit der Zerhackersteuereinheit erlaubt die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung auszuführen, wobei die Zerhackersteuereinheit ein Kurzschluss-Pulssignal zum zwischenzeitlichen Kurzschließen des Schaltelements zum Kurzschließen erzeugt, und wobei das Kurzschluss-Pulssignal das Schalelement zum Kurzschließen in einen EIN-Zustand dreht, wodurch der Kurzschluss zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite der Ausgangsanschlüsse des Stromquellen-Abwärts-Zerhackers eingerichtet wird.
  7. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei dem Zündmodus, die Steuereinheit in einer Schaltweise eine Spannungsverstärkungssteuerung, bei welcher die Ausgangsspannung bis zu der Zündeinstellungsspannung durch mehrfaches Wiederholen der Spannungsverstärkung entsprechend dem Kurzschlussstrom erhöht wird, und eine Konstant-Spannung-Steuerung ausführt, bei welcher die Zerhackersteuereinheit die Ausgangsspannung auf der Zündeinstellungsspannung aufrecht erhält, und die Spannungsverstärkungssteuerung zu der Konstant-Spannung-Steuerung wechselt, nachdem die Ausgangsspannung die Zündeinstellungsspannung erreicht.
  8. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit als Parameter eine relative EIN-Einschaltdauer einer Zerhackersteuerung durch die Zerhackersteuereinheit und die Anzahl von Malen der zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung verwendet, wobei die relative EIN-Einschaltdauer die Eingangsspannung des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers steuert, die Anzahl von Malen der zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung ein Spannungsverstärkungsverhältnis steuert und die Eingangsspannung und das Spannungsverstärkungsverhältnis einen Spannungsanstieg der Ausgangsspannung steuern.
  9. Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei bei dem Dauerbetriebsmodus eine beliebige der nachfolgenden Steuerung auswählbar ist; eine Konstant-Spannung-Steuerung zum Schalten eines Einstellwerts für einen Dauerbetrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche bei dem Zündmodus eingestellt ist, auf eine Dauerbetriebeinstellungsspannung und Aufrechterhalten der Ausgangsspannung auf der Dauerbetriebeinstellungsspannung, eine Konstant-Strom-Steuerung zum Schalten des Einstellwerts für den Dauerbetrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche bei dem Zündmodus eingestellt ist, auf einen Dauerbetriebeinstellungsstrom und Aufrechterhalten eines Ausgangsstroms auf den Dauerbetriebeinstellungsstrom und eine Konstant-Leistung-Steuerung zum Schalten des Einstellwerts für den Dauerbetrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche bei dem Zündmodus eingestellt ist, auf eine Dauerbetriebeinstellungsleistung und Aufrechterhalten einer Ausgangsleistung auf der Dauerbetriebeinstellungsleistung, und wobei die Schallsteuerung der Steuereinheit den Zündmodus auf den Dauerbetriebsmodus schaltet, wenn der Ausgangsstrom den Zündungseinstellungsstrom erreicht und die Ausgangsspannung auf die Plasmaerzeugungsspannung fällt und eine beliebige Steuerung ausgeführt wird, welche aus der Konstant-Spannung-Steuerung, der Konstant-Strom-Steuerung und der Konstant-Leistung-Steuerung ausgewählt ist.
  10. Ein Verfahren zum Steuern einer Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung, wobei die Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung umfasst, einen Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker, welcher eine Gleichstromquelle bildet, einen Multiphaseninverter zum Umwandeln einer Gleichstromausgabe von dem Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker in eine Multiphasenwechselstromleistung durch Betreiben von mehreren Schaltelementen, einen Gleichrichter zum Unterziehen einer Ausgabe von dem Multiphaseninverter einer AC-DC-Wandlung zum Zuführen eines erhaltenen Gleichstroms an einen Verbraucher und eine Steuereinheit, aufweisend eine Zerhackersteuereinheit zum Steuern des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers und eine Invertersteuereinheit zum Steuern des Multiphaseninverters, wobei das Verfahren der Steuereinheit erlaubt auszuführen, eine Schaltsteuerung zum Schalten zwischen einem Zündmodus zum Zuführen einer Zündspannung, welche eine Plasmaentladung in einer Plasmaerzeugungseinheit erzeugt, und einem Dauerbetriebsmodus zum Aufrechterhalten der Plasmaentladung in der Plasmaerzeugungseinheit, wobei die Schaltsteuerung durch die Zerhackersteuereinheit gesteuert wird, und eine zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung zum zeitweisen Einrichten eines Kurzschlusses zwischen der positiven Spannungsseite und der negativen Spannungsseite des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers oder des Multiphaseninverters, wobei das Verfahren der Steuereinheit weiter erlaubt in dem Zündmodus eine Spannungsverstärkungsoperation entsprechend einem Kurzschlussstrom, welcher in dem Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhacker durch die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung fließen gelassen wird, so zu steuern, um die an die Plasmaerzeugungseinheit anzulegende Ausgangsspannung zu steuern.
  11. Verfahren zum Steuern der Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung entsprechend Anspruch 10, wobei die Steuereinheit der Invertersteuereinheit erlaubt die zwischenzeitliche Kurzschlusssteuerung auszuführen, wobei die Invertersteuereinheit bei der zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung ein Gate-Pulssignal zum Ausführen einer Pulsweitensteuerung an Schaltelementen in einem einen Multiphaseninverter bildenden Brückenschaltkreis und ein Kurzschluss-Pulssignal zum zwischenzeitlichen Einrichten eines Kurzschlusses zwischen der positiven Spannungsseite unter negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises erzeugt, ein Steuersignal durch Überlagern des Gate-Pulssignals und des Kurzschluss-Pulssignals übereinander erzeugt und dem Steuersignal erlaubt den Multiphaseninverter so zu steuern, dass das Kurzschlusssignal ein Paar der Schaltelemente in einen EIN-Zustand gleichzeitig dreht, wobei das Paar Gegenstücke zueinander sind, welche zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und auf der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises seriell verbunden sind, wodurch der Kurzschluss zwischen den Anschlüssen auf der positiven Spannungsseite und auf der negativen Spannungsseite des Brückenschaltkreises eingerichtet wird.
  12. Verfahren zum Steuern der Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei bei dem Zündmodus, die Steuereinheit in einer Schaltweise eine Spannungsverstärkungssteuerung zum Erhöhen der Ausgangsspannung bis zu der Zündeinstellungsspannung durch mehrfaches Wiederholen einer Spannungsverstärkung entsprechend dem Kurzschlussstrom und eine Konstant-Spannung-Steuerung ausführt, bei welcher die Zerhackersteuereinheit die Ausgangsspannung auf der Zündeinstellungsspannung aufrecht erhält, und, nachdem die Ausgangsspannung die Zündeinstellungsspannung erreicht, die Spannungsverstärkungssteuerung auf die Konstant-Spannung-Steuerung geschaltet wird.
  13. Verfahren zum Steuern der Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Steuereinheit als Parameter eine relative EIN-Einschaltdauer einer Zerhackersteuerung durch die Zerhackersteuereinheit und die Anzahl von Malen einer zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung verwendet, wobei die relative EIN-Einschaltdauer eine Eingangsspannung des Stromquellen-Abwärtstyp-Zerhackers steuert, wobei die Anzahl von Malen der zwischenzeitlichen Kurzschlusssteuerung ein Spannungsverstärkungsverhältnis steuert und die Eingangsspannung und das Spannungsverstärkungsverhältnis einen Spannungsanstieg der Ausgangsspannung steuern
  14. Verfahren zum Steuern der Gleichstrom-Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei bei dem Dauerbetriebsmodus eine beliebige der nachfolgenden Steuerung auswählbar ist; eine Konstant-Spannung-Steuerung zum Schalten eines Einstellwerts für einen Dauerbetrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche bei dem Zündmodus eingestellt wird, auf eine Dauerbetriebeinstellungsspannung und Aufrechterhalten der Ausgangsspannung auf der Dauerbetriebeinstellungsspannung, eine Konstant-Strom-Steuerung zum Schalten eines Einstellwerts für den dauerhaften Betrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche in dem Zündmodus eingestellt wird, auf einen Dauerbetriebeinstellungsstrom und Aufrechterhalten eines Ausgangsstroms auf dem Dauerbetriebeinstellungsstrom und eine Konstant-Leistung-Steuerung zum Schalten eines Einstellwerts für den Dauerbetrieb von der Zündeinstellungsspannung, welche bei dem Zündmodus eingestellt wird, auf einen Dauerbetriebeinstellungsleistung und Aufrechterhalten einer Ausgangsleistung auf der Dauerbetriebeinstellungsleistung, und wobei die Schaltsteuerung der Steuereinheit den Zündmodus auf den Dauerbetriebsmodus schaltet, wenn der Ausgangsstrom den Zündeinstellungsstrom erreicht und die Ausgangsspannung auf die Plasmaerzeugungsspannung abfällt und eine beliebige der Steuerung ausgeführt wird, welche aus der Konstant-Spannung-Steuerung, der Konstant-Strom-Steuerung und der Konstant-Leistung-Steuerung ausgewählt wird.
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