JP4391465B2 - AC power supply apparatus and arc suppression method in the apparatus - Google Patents

AC power supply apparatus and arc suppression method in the apparatus Download PDF

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本発明は、交流電源装置に関するものであり、特に、スパッタなどのプロセスを用いて半導体や液晶基板などを製造する製造装置分野において、プロセスの過程で発生するアークを抑制し、発生したアークエネルギーを最小限に抑えるのに適した交流電源装置およびその装置におけるアーク抑制方法に関するものである。   The present invention relates to an AC power supply device, and in particular, in a manufacturing apparatus field for manufacturing a semiconductor, a liquid crystal substrate, or the like using a process such as sputtering, an arc generated during the process is suppressed and the generated arc energy is reduced. The present invention relates to an AC power supply apparatus suitable for minimization and an arc suppression method in the apparatus.

一般に、スパッタ装置では、製造装置内においてプラズマ放電を起こすことにより、スパッタリングプロセスを実現している。このプロセスを実現するためには、高電圧の直流(DC)電源 や交流(AC)電源を使用して、製造装置内の電極に印加する必要があり、これにより、プラズマ放電を起こしている。   Generally, in a sputtering apparatus, a sputtering process is realized by causing plasma discharge in a manufacturing apparatus. In order to realize this process, it is necessary to apply high voltage direct current (DC) power supply or alternating current (AC) power supply to the electrodes in the manufacturing apparatus, thereby causing plasma discharge.

しかしながら、この高電圧の電源をプラズマが浮遊している電極間に印加すると、電極間で耐圧破壊が起こり、短絡現象が発生し、過大電流が流れることがある。この短絡現象が所謂、アークと呼ばれる現象である。このアークが発生すると、異物が製造物に飛散し、商品価値を損なうという問題が発生する。このため、アーク現象を捕らえて給電を高速遮断することにより、製造物への影響を抑えることが不可欠になっていた。従来、多くの場合直流電源が使用されていたが、交流電源も使用されており、このアーク現象を捕らえる方式として、供給する直流電流や交流電流の変化を捕らえて給電を遮断する方式が、一般に用いられている。   However, when this high-voltage power source is applied between the electrodes where the plasma is floating, breakdown voltage occurs between the electrodes, a short circuit phenomenon occurs, and an excessive current may flow. This short-circuit phenomenon is a so-called arc phenomenon. When this arc is generated, there is a problem that foreign matter is scattered in the product and the commercial value is impaired. For this reason, it has become indispensable to suppress the influence on the product by capturing the arc phenomenon and cutting off the power supply at high speed. Conventionally, a DC power supply has been used in many cases, but an AC power supply is also used. As a method of capturing this arc phenomenon, a method of intercepting power supply by capturing a change in the supplied direct current or alternating current is generally used. It is used.

また、アーク現象を捕らえて高速遮断する装置として、特許文献1に記載のものがある。この装置は、図8のように、直流制御部1で得られ平滑回路2を介して取り出された直流電圧が、インバータスイッチング部3で交流(矩形波)に変換された後、昇圧トランス4、整流部5、放電電圧検出回路6およびカレントトランス7を介して処理装置本体12に供給される。整流部5と処理装置本体12との間に配置された放電電圧検出回路6から得られた放電電圧検出信号が、微分回路を含む放電電圧立ち下げ検出回路8へ送られる。放電電圧立ち下げ検出回路8には、インバータ制御部11からのインバータ制御信号が供給されている。インバータ制御部11は、放電電圧立ち下げ検出回路8の出力として得られるアーク検出信号に基づき、インバータ制御信号をゲートドライブ10に出力し、インバータスイッチング部3の動作を停止させ、処理装置本体12への給電を遮断させる。   Moreover, there exists a thing of patent document 1 as an apparatus which catches an arc phenomenon and interrupts at high speed. As shown in FIG. 8, the device converts the DC voltage obtained by the DC control unit 1 and taken out through the smoothing circuit 2 into AC (rectangular wave) by the inverter switching unit 3, The rectifier 5, the discharge voltage detection circuit 6, and the current transformer 7 are supplied to the processing apparatus main body 12. A discharge voltage detection signal obtained from the discharge voltage detection circuit 6 disposed between the rectifier 5 and the processing apparatus main body 12 is sent to a discharge voltage fall detection circuit 8 including a differentiation circuit. The discharge voltage fall detection circuit 8 is supplied with an inverter control signal from the inverter control unit 11. The inverter control unit 11 outputs an inverter control signal to the gate drive 10 based on the arc detection signal obtained as the output of the discharge voltage fall detection circuit 8, stops the operation of the inverter switching unit 3, and sends it to the processing apparatus main body 12. Shut off the power supply.

特開平7−233472号公報JP-A-7-233472

上述したように、従来は、供給する直流電流や交流電流の変化を捕らえて給電を遮断する方式を採用していた。このため、アークを検出してから給電を遮断するまでの期間が長いという問題があり、特に、アークを検出するまでの時間が長いという問題が生じる虞がある。また、特許文献1では、放電電圧立ち下がり検出回路8が、放電電圧に基づき微分回路によりアークの検出を判定し、アーク検出信号を出力する。そして、インバータ制御部11が、当該アーク検出信号に基づき、インバータスイッチング部3の動作を停止させ、処理装置本体12への給電を遮断させる。このため、放電電圧立ち上がり検出回路8における微分回路の信号処理による遅れやインバータのスイッチングノイズにより、アーク検出信号の品質が劣化するという問題が生じる虞れがある。   As described above, conventionally, a method of intercepting power supply by capturing a change in supplied DC current or AC current has been adopted. For this reason, there is a problem that a period from when the arc is detected to when the power supply is cut off is long, and in particular, there is a possibility that a problem that the time until the arc is detected is long. In Patent Document 1, the discharge voltage fall detection circuit 8 determines arc detection by a differentiation circuit based on the discharge voltage, and outputs an arc detection signal. And the inverter control part 11 stops the operation | movement of the inverter switching part 3 based on the said arc detection signal, and interrupts | blocks the electric power feeding to the processing apparatus main body 12. FIG. For this reason, there is a possibility that the quality of the arc detection signal deteriorates due to a delay caused by signal processing of the differentiation circuit in the discharge voltage rising detection circuit 8 or switching noise of the inverter.

そこで、本発明は、高周波電源装置、特にスパッタなどのプロセスを用いて半導体や液晶基板などを製造する製造装置分野において、プロセスの過程で発生するアークを抑制し、発生したアークエネルギーを最小限に抑えるのに適した交流型の電源装置およびその装置におけるアーク抑制方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention suppresses arcs generated during the process and minimizes the generated arc energy in the field of manufacturing equipment that manufactures semiconductors, liquid crystal substrates, etc. using processes such as high-frequency power supply devices, especially sputtering. It is an object of the present invention to provide an AC type power supply apparatus suitable for suppression and an arc suppression method in the apparatus.

上記目的を達成するために、本発明は、商用交流電力から変換した高周波交流電力を負荷装置内の電極へ供給する電源であって、前記電極間に発生するアークを抑制する交流電源装置において、前記商用交流電力から直流電力を生成するAC−DC整流器と、前記直流電力を負荷に見合う直流電力に変換するDC−DC電力変換器と、前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換する高周波電力変換器と、前記高周波交流電力を商用交流電源と絶縁する高周波トランスと、前記絶縁された高周波交流電力から得られる電流の変化率を抑制する電流変化率抑制手段と、前記絶縁された高周波交流電力における負荷装置への出力電圧を検知する電圧検出器と、前記高周波電力変換器のパワー素子を駆動するためのパルス指令波形と前記出力電圧の波形とを比較し、両波形が異なるときにアークの発生を検出し、高周波交流電力の負荷装置への供給を遮断させ、アークエネルギーを抑制するアーク抑制手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power source for supplying high-frequency AC power converted from commercial AC power to electrodes in a load device, wherein the AC power source device suppresses an arc generated between the electrodes . An AC-DC rectifier that generates DC power from the commercial AC power, a DC-DC power converter that converts the DC power into DC power suitable for a load, and a high frequency that converts the converted DC power into high-frequency AC power A power converter; a high-frequency transformer that insulates the high-frequency AC power from a commercial AC power supply; current change rate suppression means that suppresses a change rate of current obtained from the isolated high-frequency AC power; and the insulated high-frequency AC A voltage detector for detecting an output voltage of the power to the load device, a pulse command waveform for driving a power element of the high-frequency power converter, and the output power And arc suppression means for detecting the occurrence of an arc when both waveforms are different from each other, blocking the supply of high-frequency AC power to the load device, and suppressing arc energy. .

また、好適には、前記電流変化率抑制手段は、リアクタであることを特徴とする。また、好適には、前記電圧検出器は、高周波トランスと負荷装置との間に設けられたリアクタの出力電圧を検出し、前記アーク抑制手段は、前記アークの発生を検出したときに、高周波電力変換器のパワー素子のゲートをオフすることを特徴とする。さらに、好適には、前記アーク抑制手段は、前記パルス指令波形と出力電圧の波形とのレベル値を比較し、両レベル値が異なるときにアークの発生を検出することを特徴とする。   Preferably, the current change rate suppression means is a reactor. Preferably, the voltage detector detects an output voltage of a reactor provided between a high-frequency transformer and a load device, and the arc suppression means detects high-frequency power when the occurrence of the arc is detected. The power element gate of the converter is turned off. Further preferably, the arc suppression means compares the level values of the pulse command waveform and the waveform of the output voltage, and detects the occurrence of an arc when the two level values are different.

また、本発明は、商用交流電力から変換した高周波交流電力を負荷装置内の電極へ供給する交流電源装置により、前記電極間に発生するアーク抑制する方法において、前記商用交流電力から直流電力を生成するAC−DC整流工程と、前記直流電力を負荷に見合う直流電力に変換するDC−DC電力変換工程と、前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換する高周波電力変換工程と、前記高周波交流電力を前記交流電源と絶縁する電力絶縁工程と、前記絶縁された高周波交流電力から得られる電流の変化率を抑制する電流変化率抑制工程と、前記絶縁された高周波交流電力における負荷装置への出力電圧を検知する電圧検出工程と、前記高周波電力変換工程に用いるパワー素子を駆動するためのパルス指令波形と前記出力電圧の波形とを比較し、両波形が異なるときにアークの発生を検出し、高周波交流電力の負荷装置への供給を遮断させ、アークエネルギーを抑制するアーク抑制工程と、を備えることを特徴とする。 Further, the present invention provides a method of suppressing an arc more high-frequency AC power converted from a commercial AC power to the AC power supply supplied to the electrodes in the load device, generated between the electrodes, a direct current from the commercial AC power power An AC-DC rectification step for generating DC power, a DC-DC power conversion step for converting the DC power into DC power suitable for a load, a high-frequency power conversion step for converting the converted DC power into high-frequency AC power, and To a power insulation process for insulating high-frequency AC power from the AC power source, a current rate-of-change suppression process for suppressing a rate of change of current obtained from the insulated high-frequency AC power, and a load device in the insulated high-frequency AC power A voltage detection step for detecting the output voltage of the output, a pulse command waveform for driving a power element used in the high-frequency power conversion step, and a waveform of the output voltage Comparing, detecting the occurrence of an arc when the two waveforms are different, to cut off the supply to the high-frequency AC power of the load device, characterized in that it comprises a suppressing arc suppression process the arc energy, the.

また、好適には、前記電流変化率抑制工程は、リアクタにより、前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換することを特徴とする。また、好適には、前記電力絶縁工程は、高周波トランスにより、前記高周波交流電力を前記交流電源と絶縁し、前記電圧検出工程は、高周波トランスと負荷装置との間に設けられたリアクタの出力電圧を検出し、前記アーク抑制工程は、前記アークの発生を検出したときに、高周波電力変換工程に用いるパワー素子のゲートをオフすることを特徴とする。さらに、好適には、前記アーク抑制工程は、前記パルス指令波形と出力電圧の波形とのレベル値を比較し、両レベル値が異なるときにアークの発生を検出することを特徴とする   Preferably, the current change rate suppression step converts the converted DC power into high-frequency AC power by a reactor. Preferably, the power insulation step insulates the high-frequency AC power from the AC power source by a high-frequency transformer, and the voltage detection step outputs an output voltage of a reactor provided between the high-frequency transformer and the load device. And the arc suppression step turns off the gate of the power element used in the high-frequency power conversion step when the generation of the arc is detected. Further preferably, the arc suppression step compares the level values of the pulse command waveform and the waveform of the output voltage, and detects the occurrence of an arc when the two level values are different.

以上説明したように、本発明によれば、前記交流電源装置は、成膜用基板製造装置などの交流電源装置として、アーク現象を高速に捕らえることができ、高周波電力変換器から出力されるエネルギーを高速に遮断することができる。したがって、製造物に障害となるアークエネルギーを最小限に抑えることができる。また、本発明によれば、アーク現象を捕らえるための微分回路を備える必要がない。したがって、微分回路の信号処理による遅れを生じることがなく、高周波交流電力の生成時に発生するスイッチングノイズの影響を受けることがないから、アーク現象を高速かつ確実に捕らえることができる。   As described above, according to the present invention, the AC power supply device can capture an arc phenomenon at high speed as an AC power supply device such as a film-forming substrate manufacturing apparatus, and can output energy output from a high-frequency power converter. Can be shut off at high speed. Therefore, the arc energy that hinders the product can be minimized. Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a differentiation circuit for capturing the arc phenomenon. Therefore, there is no delay due to signal processing of the differentiation circuit, and there is no influence of switching noise generated when generating high-frequency AC power, so that the arc phenomenon can be captured at high speed and with certainty.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔構成〕
先ず、本発明に係る交流電源装置の構成について説明する。図1は、本発明に係る交流電源装置を成膜用基板製造装置に適用した場合の制御ブロック図である。図2は、本発明に係る交流電源装置における電力制御手段を示す制御ブロック図である。図3は、本発明に係る交流電源装置における発振制御手段を示す制御ブロック図である。成膜用基板製造装置21は、図1に示すように、商用交流電源22、交流電源装置23および負荷装置24例えば、スパッタ装置を備える。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔Constitution〕
First, the configuration of the AC power supply apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a control block diagram when the AC power supply apparatus according to the present invention is applied to a film forming substrate manufacturing apparatus. FIG. 2 is a control block diagram showing power control means in the AC power supply apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a control block diagram showing oscillation control means in the AC power supply apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the film forming substrate manufacturing apparatus 21 includes a commercial AC power source 22, an AC power source device 23, and a load device 24 such as a sputtering device.

交流電源装置23は、図1に示すように、AC−DC整流器25、第1の平滑用コンデンサ26、DC―DC電力変換器27、第2の平滑用コンデンサ28、第1の電流検出器29、高周波電力変換器30、高周波トランス31、リアクタ33、電圧検出器34、直流制御用電源37、電力制御手段35および発振制御手段36を備える。交流電源装置23は、入力する商用交流電力を一旦直流電力に変換し、さらに直流電力から交流電力に変換し、交流電力を負荷装置24に出力する。   As shown in FIG. 1, the AC power supply device 23 includes an AC-DC rectifier 25, a first smoothing capacitor 26, a DC-DC power converter 27, a second smoothing capacitor 28, and a first current detector 29. , A high frequency power converter 30, a high frequency transformer 31, a reactor 33, a voltage detector 34, a DC control power source 37, a power control means 35, and an oscillation control means 36. The AC power supply device 23 temporarily converts input commercial AC power into DC power, further converts DC power into AC power, and outputs the AC power to the load device 24.

AC−DC整流器25は、整流素子例えば、ダイオードを用いた3相全波整流回路であり、3相交流電力を入力し、3相交流電力を整流し、直流電力を第1の平滑用コンデンサ26に出力する。AC−DC整流器25は、出力正極端子が第1の平滑用コンデンサ26の一端に接続され、出力負極端子が第1の平滑用コンデンサの他端に接続される。第1の平滑用コンデンサ26は、AC−DC整流器25から直流電力を入力し、直流電圧を平滑にし、得られる第1の直流電力をDC−DC電力変換器27に出力する。第1の平滑用コンデンサ26は、一端がDC−DC電力変換器27の入力正極端子に接続され、他端がDC−DC変換器27の入力負極端子に接続される。   The AC-DC rectifier 25 is a three-phase full-wave rectifier circuit that uses a rectifying element, for example, a diode, receives three-phase AC power, rectifies the three-phase AC power, and converts the DC power to the first smoothing capacitor 26. Output to. The AC-DC rectifier 25 has an output positive terminal connected to one end of the first smoothing capacitor 26 and an output negative terminal connected to the other end of the first smoothing capacitor. The first smoothing capacitor 26 receives DC power from the AC-DC rectifier 25, smoothes the DC voltage, and outputs the obtained first DC power to the DC-DC power converter 27. The first smoothing capacitor 26 has one end connected to the input positive terminal of the DC-DC power converter 27 and the other end connected to the input negative terminal of the DC-DC converter 27.

DC−DC電力変換器27は、半導体スイッチング素子例えば、IGBT(Insulated Gate Bipola Transistor)(以下、第1のスイッチング素子という。)と直流リアクタとを備えるスイッチング回路であり、第1のスイッチング素子のゲートに入力される制御信号(以下、ゲート制御信号という。)Aにより、コレクターエミッタ間の導通/遮断を制御する。第1のスイッチング素子のコレクタおよびエミッタは、第1の平滑用コンデンサ26および第2の平滑用コンデンサ28の負極端子にそれぞれ接続される。直流リアクタは、その一端が第1の平滑用コンデンサ26の正極端子に接続され、他端が第2の平滑用コンデンサ28の正極端子に接続される。すなわち、DC−DC電力変換器27は、第1の直流電力を入力し、内在する第1のスイッチング素子のゲートをゲート制御信号Aによりオン/オフ動作させ、第2の直流電力を第2の平滑用コンデンサ28に出力する。   The DC-DC power converter 27 is a switching circuit including a semiconductor switching element, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) (hereinafter referred to as a first switching element) and a DC reactor, and the gate of the first switching element. Is controlled by a control signal (hereinafter referred to as a gate control signal) A input to the collector. The collector and emitter of the first switching element are connected to the negative terminals of the first smoothing capacitor 26 and the second smoothing capacitor 28, respectively. The DC reactor has one end connected to the positive terminal of the first smoothing capacitor 26 and the other end connected to the positive terminal of the second smoothing capacitor 28. That is, the DC-DC power converter 27 receives the first DC power, turns on / off the gate of the first switching element that is present by the gate control signal A, and converts the second DC power to the second DC power. Output to the smoothing capacitor 28.

第2の平滑用コンデンサ28は、第2の直流電力を入力し、第2の直流電圧を平滑にし、高周波電力変換器30に出力する。第2の平滑用コンデンサ28は、その一端が高周波電力変換器30の入力正極端子に接続され、他端が高周波電力変換器30の入力負極端子に接続される。第1の電流検出器29は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用して、被測定電流を非接触で検出するセンサであり、DC−DC電力変換器27の出力側の実際直流電流値〔c〕(以下、〔〕は信号レベルをいう。例えば、信号Cの信号レベルは〔c〕を示す。)や過電流を検出する。   The second smoothing capacitor 28 receives the second DC power, smoothes the second DC voltage, and outputs it to the high-frequency power converter 30. The second smoothing capacitor 28 has one end connected to the input positive terminal of the high frequency power converter 30 and the other end connected to the input negative terminal of the high frequency power converter 30. The first current detector 29 is a sensor that detects a current to be measured in a non-contact manner using, for example, a Hall element that is a magnetoelectric conversion element, and an actual direct current on the output side of the DC-DC power converter 27. A value [c] (hereinafter, [] indicates a signal level. For example, the signal level of the signal C indicates [c]) and an overcurrent are detected.

高周波電力変換器30は、インバータ回路であり、相対向する2対の半導体スイッチング素子例えば、IGBT(Q1およびQ4スイッチ)およびIGBT(Q2およびQ3スイッチ)の対(以下、第2のスイッチング素子という。)が、第2のスイッチング素子のゲートに入力される制御信号(以下、スイッチング制御信号という。)Dにより、コレクターエミッタ間の導通/遮断を制御する。すなわち、高周波電力変換器30は、第2のスイッチング素子が、交互にオン/オフ動作を繰り返し、第2の平滑用コンデンサ28により平滑された波形の電圧を有する第2の直流電力を、略矩形波交流波形の電圧を有する第1の交流電力に変換する回路である。すなわち、高周波電力変換器30は、第2の直流電力を入力し、内在する第2のスイッチング素子のゲートをスイッチング制御信号Dによりオン/オフ動作させ、第2の直流電力を第1の交流電力に変換し、前記交流電力を高周波トランス31に出力する。   The high-frequency power converter 30 is an inverter circuit, and is referred to as two pairs of semiconductor switching elements facing each other, for example, a pair of IGBT (Q1 and Q4 switches) and IGBT (Q2 and Q3 switches) (hereinafter referred to as a second switching element). ) Controls the conduction / cutoff between the collector and the emitter by a control signal (hereinafter referred to as a switching control signal) D input to the gate of the second switching element. That is, in the high-frequency power converter 30, the second switching element alternately turns on / off alternately, and the second DC power having a waveform voltage smoothed by the second smoothing capacitor 28 is converted into a substantially rectangular shape. It is a circuit for converting to a first AC power having a voltage of a wave AC waveform. That is, the high-frequency power converter 30 receives the second DC power, turns on / off the gate of the second switching element that is present by the switching control signal D, and converts the second DC power into the first AC power. And the alternating-current power is output to the high-frequency transformer 31.

高周波トランス31は、相互に電磁結合された1次巻線31pおよび2次巻線31sからなる変圧器であり、1次巻線31pに交流電圧を入力し、相互電磁誘導作用により、1次巻線31pと2次巻線31sとの巻数比に比例した交流電圧を2次巻線31sに発生させる。高周波トランス31の1次巻線31pは、巻き始めが第2のスイッチング素子Q1のエミッタおよびQ3のコレクタに接続され、巻き終りが第2のスイッチング素子Q2のエミッタおよびQ4のコレクタに接続される。高周波トランス31の2次巻線31sは、負荷装置24に接続される。すなわち、高周波トランス31は、第1の交流電力を入力し、第1の交流電力と電気的に絶縁させた第2の交流電力に変換し、負荷装置24に出力する。このように、高周波トランス31は、入力の商用電源と交流電力とを絶縁する。   The high-frequency transformer 31 is a transformer composed of a primary winding 31p and a secondary winding 31s that are electromagnetically coupled to each other. An AC voltage is input to the primary winding 31p, and the primary winding is caused by mutual electromagnetic induction. An AC voltage proportional to the turn ratio between the line 31p and the secondary winding 31s is generated in the secondary winding 31s. The primary winding 31p of the high-frequency transformer 31 has a winding start connected to the emitter of the second switching element Q1 and the collector of Q3, and an end of winding connected to the emitter of the second switching element Q2 and the collector of Q4. The secondary winding 31 s of the high-frequency transformer 31 is connected to the load device 24. That is, the high-frequency transformer 31 receives the first AC power, converts the first AC power into second AC power that is electrically insulated from the first AC power, and outputs the second AC power to the load device 24. Thus, the high frequency transformer 31 insulates the input commercial power supply from the AC power.

リアクタ33は、高周波トランス31の2次側における出力電流の電流変化率を抑制するためのインダクタンス機器である。電圧検出器34は、高周波トランス31と負荷装置24との間の出力電圧を検出するための検出器である。直流制御用電源37は、電力制御手段35および発振制御手段36における直流回路に直流定電圧を供給するための制御用定電圧電源である。本実施の形態において、直流制御用電源37は、商用交流電源22から2相商用電源を入力し、直流定電圧を出力するようにしたが、商用交流電源22とは別系統の電源を用いることにより、全く独立した直流制御用電源として直流定電圧を出力するようにしてもよい。   The reactor 33 is an inductance device for suppressing the current change rate of the output current on the secondary side of the high-frequency transformer 31. The voltage detector 34 is a detector for detecting an output voltage between the high-frequency transformer 31 and the load device 24. The DC control power source 37 is a control constant voltage power source for supplying a DC constant voltage to the DC circuit in the power control means 35 and the oscillation control means 36. In the present embodiment, the DC control power supply 37 receives a two-phase commercial power supply from the commercial AC power supply 22 and outputs a DC constant voltage. However, a power supply of a different system from the commercial AC power supply 22 is used. Thus, a DC constant voltage may be output as a completely independent DC control power source.

電力制御手段35は、図2に示すように、基本電力指令値設定器38、帰還電力演算器39、減算器40、PID制御器41およびGATE制御器42を備える。基本電力指令値設定器38は、負荷装置24に見合う例えば、装置の大きさ、生産効率などのパラメータにより定められる直流入力電力の基本電力指令値〔s〕を設定する設定器である。帰還電力演算器39は、実際直流電圧値〔b〕および実際直流電流値〔c〕を入力し、実際直流電圧値〔b〕と実際直流電流値〔c〕とを乗算し、演算の結果により、得られる帰還電力値を減算器40に出力する。   As shown in FIG. 2, the power control unit 35 includes a basic power command value setter 38, a feedback power calculator 39, a subtractor 40, a PID controller 41, and a GATE controller 42. The basic power command value setter 38 is a setter that sets a basic power command value [s] of DC input power that is determined by parameters such as the size of the device, production efficiency, and the like that match the load device 24. The feedback power calculator 39 receives the actual DC voltage value [b] and the actual DC current value [c], and multiplies the actual DC voltage value [b] by the actual DC current value [c]. The obtained feedback power value is output to the subtractor 40.

減算器40は、基本電力指令値設定器38による基本電力指令値〔s〕と帰還電力演算器39による帰還電力値とを入力し、基本電力指令値〔s〕から帰還電力値を減算し、演算の結果により、得られる電力偏差値をPID制御器41に出力する。PID制御器41は、電力偏差値を入力し、電力偏差値をPID制御して、操作量をGATE制御器42に出力する。GATE制御器42は、電力偏差値に応じてPID制御するPID制御器41による操作量に基づいて、ゲート制御信号AをDC−DC電力変換器27における第1のスイッチング素子のゲートに出力する。すなわち、電力制御手段35は、負荷装置24に見合う基本電力指令値〔s〕から帰還電力値を減算し、演算の結果により、得られる電力偏差値に基づいて、ゲート制御信号AをDC―DC電力変換器27に出力し、そのゲート制御信号Aによって、第2の直流電力を制御させる。   The subtractor 40 inputs the basic power command value [s] from the basic power command value setter 38 and the feedback power value from the feedback power calculator 39, and subtracts the feedback power value from the basic power command value [s]. Depending on the result of the calculation, the obtained power deviation value is output to the PID controller 41. The PID controller 41 inputs a power deviation value, performs PID control on the power deviation value, and outputs an operation amount to the GATE controller 42. The GATE controller 42 outputs the gate control signal A to the gate of the first switching element in the DC-DC power converter 27 based on the operation amount by the PID controller 41 that performs PID control according to the power deviation value. That is, the power control means 35 subtracts the feedback power value from the basic power command value [s] commensurate with the load device 24, and based on the power deviation value obtained from the calculation result, the gate control signal A is DC-DC. The power is output to the power converter 27 and the second DC power is controlled by the gate control signal A.

発振制御手段36は、図3に示すように、アーク検出手段43およびパルス指令演算手段44を備える。アーク検出手段43は、パルストランス45、差動増幅器46、絶対値変換器47、基準電圧設定器48、電圧判定器49、比較器50、ラッチおよび遮断信号発生器51および再起動信号演算器52を備える。   As shown in FIG. 3, the oscillation control means 36 includes an arc detection means 43 and a pulse command calculation means 44. The arc detection means 43 includes a pulse transformer 45, a differential amplifier 46, an absolute value converter 47, a reference voltage setter 48, a voltage determiner 49, a comparator 50, a latch and cut-off signal generator 51, and a restart signal calculator 52. Is provided.

パルストランス45は、ディジタル信号用広帯域トランスであり、電圧検出器34による出力電圧帰還信号Eを入力し、電気的に絶縁される出力電圧帰還信号Eを差動増幅器46に出力する。パルストランス45は、電圧検出器34と差動増幅器46との間に配置され、パルストランス45の2次側巻線45sと1次側巻線45pの巻線比を例えば1:1とする。これにより、パルストランス45の1次側巻線45pの信号と2次側巻線45sの信号とを絶縁することができ、パルストランス45を有しない発振制御手段に比べて、信号の入出力の絶縁性が優れている。さらに、パルストランス45の代わりにフォトカプラを使用する場合に比べて、信号の伝達遅れをさらに低減させることができる。   The pulse transformer 45 is a wideband transformer for digital signals. The pulse transformer 45 receives the output voltage feedback signal E from the voltage detector 34 and outputs the electrically isolated output voltage feedback signal E to the differential amplifier 46. The pulse transformer 45 is disposed between the voltage detector 34 and the differential amplifier 46, and the winding ratio of the secondary winding 45s and the primary winding 45p of the pulse transformer 45 is, for example, 1: 1. Thereby, the signal of the primary side winding 45p of the pulse transformer 45 and the signal of the secondary side winding 45s can be insulated, and the input / output of the signal can be compared with the oscillation control means not having the pulse transformer 45. Excellent insulation. Furthermore, signal transmission delay can be further reduced as compared with the case where a photocoupler is used instead of the pulse transformer 45.

差動増幅器46は、電圧検出器34による出力電圧帰還信号Eをパルストランス45を介して入力し、出力電圧帰還信号Eを増幅し、得られる帰還電圧信号FAを絶対値変換器47に出力する。絶対値変換器47は、帰還電圧信号FAを入力し、帰還電圧信号FAの絶対値を演算し、演算の結果により、得られる片極性の帰還電圧信号Gを電圧判定器49に出力する。基準電圧設定器48は、電気的なノイズによる処理回路の誤動作を防止するために、一定の基準電圧値〔n〕を設定する設定器である。   The differential amplifier 46 receives the output voltage feedback signal E from the voltage detector 34 via the pulse transformer 45, amplifies the output voltage feedback signal E, and outputs the obtained feedback voltage signal FA to the absolute value converter 47. . The absolute value converter 47 receives the feedback voltage signal FA, calculates the absolute value of the feedback voltage signal FA, and outputs the obtained unipolar feedback voltage signal G to the voltage determiner 49 based on the calculation result. The reference voltage setting unit 48 is a setting unit that sets a constant reference voltage value [n] in order to prevent malfunction of the processing circuit due to electrical noise.

電圧判定器49は、基準電圧値〔n〕と片極性の帰還電圧信号レベル〔g〕とを入力し、基準電圧値〔n〕と帰還電圧信号レベル〔g〕とを比較し、帰還電圧信号レベル〔g〕が基準電圧値〔n〕に等しいまたは大きいときに帰還パルス信号Hを、小さいときにゼロをそれぞれ比較器50に出力する。比較器50は、パルス指令演算手段44による片極性のパルス指令信号Jと、出力電圧帰還信号Eから編集された片極性の帰還パルス信号Hとを入力し、パルス指令信号Jと帰還パルス信号Hとを比較し、パルス指令信号Jの電圧に対し帰還パルス信号Hの電圧が異なるときのみ、アーク検出信号Kをラッチおよび遮断信号発生器51に出力する。この場合、比較器50は、パルス指令信号Jと帰還パルス信号Hとの間の電圧差が所定の範囲内にない場合に、電圧が異なるものと判定し、アーク検出信号Kを出力する。   The voltage determiner 49 receives the reference voltage value [n] and the unipolar feedback voltage signal level [g], compares the reference voltage value [n] with the feedback voltage signal level [g], and returns the feedback voltage signal. The feedback pulse signal H is output to the comparator 50 when the level [g] is equal to or greater than the reference voltage value [n], and zero is output when the level [g] is smaller. The comparator 50 receives the unipolar pulse command signal J from the pulse command calculation means 44 and the unipolar feedback pulse signal H edited from the output voltage feedback signal E, and receives the pulse command signal J and the feedback pulse signal H. And the arc detection signal K is output to the latch and cut-off signal generator 51 only when the voltage of the feedback pulse signal H is different from the voltage of the pulse command signal J. In this case, the comparator 50 determines that the voltages are different when the voltage difference between the pulse command signal J and the feedback pulse signal H is not within a predetermined range, and outputs the arc detection signal K.

ラッチおよび遮断信号発生器51は、アーク検出信号Kを入力し、アーク検出信号Kを記憶することによって、遮断信号Lを出力遮断切換器57および再起動信号演算器52に出力する。これにより、高周波電力変換器30は、スイッチング指令信号Iを遮断し、それによって第2のスイッチング素子を遮断することにより、高周波電力変換器30の出力電力を高速遮断することができる。再起動信号演算器52は、遮断信号Lを入力し、一定時間後に再起動信号Mをラッチおよび遮断信号発生器51に出力する。これにより、ラッチおよび遮断信号発生器51により出力される遮断信号Lが、次のアーク検出信号Kを検出するために、一定時間後にリセットされる。   The latch and cutoff signal generator 51 inputs the arc detection signal K and stores the arc detection signal K, thereby outputting the cutoff signal L to the output cutoff switch 57 and the restart signal calculator 52. Thereby, the high frequency power converter 30 can interrupt the output power of the high frequency power converter 30 at high speed by interrupting the switching command signal I and thereby interrupting the second switching element. The restart signal calculator 52 receives the cutoff signal L, and outputs the restart signal M to the latch and cutoff signal generator 51 after a predetermined time. Thereby, the interruption signal L output from the latch and interruption signal generator 51 is reset after a predetermined time in order to detect the next arc detection signal K.

パルス指令演算手段44は、スイッチング周波数設定器53、デッドバンド設定器54、スイッチング信号生成器55、絶対値変換器56、出力遮断切替器57、P側素子ドライブ回路58およびN側素子ドライブ回路59を備える。スイッチング周波数設定器53は、第2のスイッチング素子のゲートをオン/オフ動作させるためのスイッチング指令信号Iのスイッチング周波数指令値〔p〕を設定する設定器である。デッドバンド設定器54は、スイッチング指令信号IのP側とN側のパルス信号の切換えのときに、第2のスイッチング素子が確実にオフするためのデッドバンド期間〔q〕を設定する設定器である。   The pulse command calculation means 44 includes a switching frequency setter 53, a dead band setter 54, a switching signal generator 55, an absolute value converter 56, an output cutoff switch 57, a P-side element drive circuit 58, and an N-side element drive circuit 59. Is provided. The switching frequency setting unit 53 is a setting unit that sets the switching frequency command value [p] of the switching command signal I for turning on / off the gate of the second switching element. The dead band setting unit 54 is a setting unit that sets a dead band period [q] for surely turning off the second switching element when switching the P-side and N-side pulse signals of the switching command signal I. is there.

スイッチング信号生成器55は、スイッチング周波数指令値〔p〕とデッドバンド期間〔q〕とを入力し、スイッチング周波数指令値〔p〕とデッドバンド期間〔q〕とからスイッチング指令信号Iを生成し、スイッチング指令信号Iを絶対値変換器56および出力遮断切替器57に出力する。絶対値変換器56は、スイッチング指令信号Iを入力し、スイッチング指令信号Iの絶対値を演算し、演算の結果により、得られる片極性のパルス指令信号Jをアーク検出手段43の比較器50に出力する。   The switching signal generator 55 receives the switching frequency command value [p] and the dead band period [q], generates the switching command signal I from the switching frequency command value [p] and the dead band period [q], The switching command signal I is output to the absolute value converter 56 and the output cutoff switch 57. The absolute value converter 56 receives the switching command signal I, calculates the absolute value of the switching command signal I, and supplies the obtained unipolar pulse command signal J to the comparator 50 of the arc detection means 43 based on the calculation result. Output.

出力遮断切替器57は、スイッチング指令信号Iを入力し、ラッチおよび遮断信号発生器51による遮断信号Lによって、スイッチング指令信号Iを遮断し、P側素子のドライブ回路58およびN側素子のドライブ回路59へ出力する制御信号Rを遮断する。P側素子ドライブ回路58は、制御信号Rを入力し、制御信号RによってP側の第2のスイッチング素子を駆動させるためのスイッチング制御信号D(P)を高周波電力変換器30に出力する。N側素子ドライブ回路59は、制御信号Rを入力し、制御信号RによってN側の第2のスイッチング素子を駆動させるためのスイッチング制御信号D(N)を高周波電力変換器30に出力する。   The output cut-off switch 57 receives the switching command signal I, cuts off the switching command signal I by the cut-off signal L from the latch and cut-off signal generator 51, and drives the drive circuit 58 for the P-side element and the drive circuit for the N-side element. The control signal R output to 59 is cut off. The P-side element drive circuit 58 receives the control signal R and outputs a switching control signal D (P) for driving the P-side second switching element by the control signal R to the high-frequency power converter 30. The N-side element drive circuit 59 receives the control signal R and outputs a switching control signal D (N) for driving the N-side second switching element to the high-frequency power converter 30 by the control signal R.

〔アーク抑制方法〕
次に、本発明に係る交流電源装置におけるアークの抑制方法について説明する。図4は、本発明に係る交流電源装置におけるアーク抑制方法の処理手順を示すフローチャート図である。交流電源装置23におけるアーク抑制方法は、商用の交流電源から直流電力を生成する(S−1)。前記直流電力を負荷装置に見合う直流電力に変換する(S−2)。前記変換した直流電力を高周波交流電力に変換する(S−3)。前記高周波交流電力を前記交流電源と絶縁する(S−4)。前記高周波交流電力から得られる出力電流の変化率を抑制する(S−5)。前記負荷装置24への出力電圧を検知する(S−6)。前記アークの発生を前記出力電圧から高速に検出し、前記高周波交流電力を高速遮断する(S−7)。これにより、アーク現象を高速に捕らえ、高周波電力変換器30から出力されるエネルギーを高速に遮断することができる。したがって、製造物に障害となるアークエネルギーを最小限に抑えることができる。
[Arc suppression method]
Next, an arc suppression method in the AC power supply apparatus according to the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the arc suppression method in the AC power supply according to the present invention. The arc suppression method in the AC power supply device 23 generates DC power from a commercial AC power supply (S-1). The DC power is converted to DC power suitable for the load device (S-2). The converted DC power is converted into high-frequency AC power (S-3). The high-frequency AC power is insulated from the AC power supply (S-4). The change rate of the output current obtained from the high-frequency AC power is suppressed (S-5). The output voltage to the load device 24 is detected (S-6). The generation of the arc is detected at high speed from the output voltage, and the high-frequency AC power is cut off at high speed (S-7). Thereby, the arc phenomenon can be captured at high speed, and the energy output from the high-frequency power converter 30 can be interrupted at high speed. Therefore, the arc energy that hinders the product can be minimized.

〔動作〕
次に、本発明に係る交流電源装置23の動作について説明する。先ず、交流電源装置23の全体的な動作について説明する。AC−DC整流器25によって、商用交流電源22の交流電力を整流し、直流電力を出力する。第1の平滑用コンデンサ26によって、直流電力に基づく直流電圧を平滑にし、第1の直流電力を出力する。DC−DC電力変換器27によって、第1の直流電力を第2の直流電力に変換する。すなわち、DC−DC電力変換器27は、第1の直流電力を入力し、DC−DC電力変換器27に内在する第1のスイッチング素子のゲートを、電力制御手段35によるゲート制御信号Aによってオン/オフ制御し、一定の直流電圧、電流、電力(以下、総称して電力という。)を制御し、第2の直流電力を出力する。
[Operation]
Next, the operation of the AC power supply device 23 according to the present invention will be described. First, the overall operation of the AC power supply device 23 will be described. The AC-DC rectifier 25 rectifies AC power of the commercial AC power supply 22 and outputs DC power. The first smoothing capacitor 26 smoothes the DC voltage based on the DC power and outputs the first DC power. The DC-DC power converter 27 converts the first DC power to the second DC power. That is, the DC-DC power converter 27 receives the first DC power, and turns on the gate of the first switching element inherent in the DC-DC power converter 27 by the gate control signal A by the power control means 35. / Off control, constant DC voltage, current and power (hereinafter collectively referred to as power) are controlled to output second DC power.

第2の平滑用コンデンサ28によって、第2の直流電力に基づく第2の直流電圧を平滑にし、平滑した第2の直流電力を出力する。高周波電力変換器30によって、平滑された第2の直流電力を高周波交流電力に変換する。すなわち、高周波電力変換器30は、平滑された第2の直流電圧を入力し、高周波電力変換器30に内在する第2のスイッチング素子のゲートを、発振制御手段36によるスイッチング制御信号Dによって高速でスイッチングし、高周波交流電力を出力する。高周波トランス31によって、出力された高周波交流電力と入力の商用電源とを電気的に絶縁する。高周波トランス31は、必要に応じて設置され、絶縁した高周波交流電力を負荷装置24に供給する。   The second smoothing capacitor 28 smoothes the second DC voltage based on the second DC power, and outputs the smoothed second DC power. The high frequency power converter 30 converts the smoothed second DC power into high frequency AC power. That is, the high-frequency power converter 30 inputs the smoothed second DC voltage, and the gate of the second switching element inherent in the high-frequency power converter 30 is transferred at high speed by the switching control signal D from the oscillation control means 36. Switch and output high-frequency AC power. The high frequency transformer 31 electrically insulates the output high frequency AC power from the input commercial power source. The high frequency transformer 31 is installed as necessary, and supplies the insulated high frequency AC power to the load device 24.

次に、電力制御手段35の動作について説明する。電力制御手段35は、図1および図2に示すように、実際直流電圧値〔b〕と第1の電流検出器29による実際直流電流値〔c〕とを入力し、基本電力指令値設定器38による基本電力指令値〔s〕により、第1のスイッチング素子を動作させるためのゲート制御信号AをDC−DC電力変換器27に出力する。   Next, the operation of the power control unit 35 will be described. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the power control means 35 inputs the actual DC voltage value [b] and the actual DC current value [c] from the first current detector 29, and the basic power command value setter The gate control signal A for operating the first switching element is output to the DC-DC power converter 27 in accordance with the basic power command value [s] by 38.

実際直流電圧値〔b〕と実際直流電流値〔c〕とが帰還電力演算器39に入力すると、帰還電力演算器39によって、実際直流電圧値〔b〕と実際直流電流値〔c〕を乗算し、得られる実際帰還電力値を減算器40に出力する。減算器40によって、基本電力指令値〔s〕から実際帰還電力値を減算し、得られる電力偏差値をPID制御器41に出力する。PID制御器41によって、電力偏差値に比例動作させるとともに、前記電力偏差値の積分に比例して入力値を変化させる積分動作、および前記電力偏差値の微分に比例して入力値を変化させる微分動作を組み合わせた制御を行って、操作量をGATE制御器42に出力する。この場合、PID動作の代わりにPI動作のみの制御を行うようにしてもよい。   When the actual DC voltage value [b] and the actual DC current value [c] are input to the feedback power calculator 39, the feedback power calculator 39 multiplies the actual DC voltage value [b] and the actual DC current value [c]. The actual feedback power value obtained is output to the subtractor 40. The subtractor 40 subtracts the actual feedback power value from the basic power command value [s] and outputs the obtained power deviation value to the PID controller 41. The PID controller 41 causes the power deviation value to be proportionally operated, the integration operation for changing the input value in proportion to the integration of the power deviation value, and the differentiation for changing the input value in proportion to the differentiation of the power deviation value. Control that combines the operations is performed, and the operation amount is output to the GATE controller 42. In this case, only the PI operation may be controlled instead of the PID operation.

GATE制御器42によって、PID制御器39による操作量に基づいて、ゲート制御信号Aを第1のスイッチング素子のゲートに出力する。すなわち、電力偏差値が増加すれば、ゲート制御信号Aのオン動作時間が長くなるように制御し、電力偏差値が減少すれば、ゲート制御信号Aのオン動作時間が短くなるように制御する。これにより、電力制御手段35は、入力する直流電力を一定の直流電力に制御することができる。   The GATE controller 42 outputs a gate control signal A to the gate of the first switching element based on the operation amount by the PID controller 39. That is, when the power deviation value increases, control is performed so that the ON operation time of the gate control signal A becomes longer, and when the power deviation value decreases, control is performed so that the ON operation time of the gate control signal A becomes shorter. Thereby, the power control means 35 can control the input DC power to a constant DC power.

次に、発振制御手段36の動作について説明する。図5は、本発明に係る交流電源装置における各制御ブロックの信号波形と経過時間との関係を示す図である。図5(E)は、出力電圧帰還信号と経過時間との関係を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は出力電圧帰還信号をそれぞれ示す。図5(G)は、帰還電圧信号の絶対値と経過時間との関係を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は帰還電圧信号の絶対値をそれぞれ示す。図5(H')は、帰還パルス予備信号と経過時間との関係を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸は帰還パルス予備信号をそれぞれ示す。図5(H)は、帰還パルス信号と経過時間との関係を示す図である。横軸は経過時間、縦軸は帰還パルス信号をそれぞれ示す。ここで、帰還パルス信号Hは、基準指令(パルス指令信号J)と比較するために、帰還パルス予備信号H'の波形の波高値を基準指令の波高値と同レベルになるように補正した信号である。図5(I)は、スイッチング指令信号と経過時間との関係を示す図であり、横軸は経過時間、縦軸はスイッチング指令信号をそれぞれ示す。図5(J)は、スイッチング指令信号の絶対値と経過時間との関係を示す図である。横軸は経過時間、縦軸はスイッチング指令信号の絶対値をそれぞれ示す。図5(K)は、アーク検出信号と経過時間との関係を示す図である。横軸は経過時間、縦軸はアーク検出信号をそれぞれ示す。この波形は、帰還パルス信号Hとパルス指令信号Jとを比較した波形である。図5(L/M)は、遮断信号および再起動信号と経過時間との関係を示す図である。横軸は経過時間、縦軸は遮断信号および再起動信号をそれぞれ示す。   Next, the operation of the oscillation control means 36 will be described. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the signal waveform of each control block and the elapsed time in the AC power supply apparatus according to the present invention. FIG. 5E is a diagram showing the relationship between the output voltage feedback signal and the elapsed time, where the horizontal axis indicates the elapsed time and the vertical axis indicates the output voltage feedback signal. FIG. 5G is a diagram showing the relationship between the absolute value of the feedback voltage signal and the elapsed time. The horizontal axis indicates the elapsed time, and the vertical axis indicates the absolute value of the feedback voltage signal. FIG. 5 (H ′) is a diagram illustrating the relationship between the feedback pulse preliminary signal and the elapsed time, where the horizontal axis indicates the elapsed time and the vertical axis indicates the feedback pulse preliminary signal. FIG. 5H is a diagram showing the relationship between the feedback pulse signal and the elapsed time. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the feedback pulse signal. Here, for comparison with the reference command (pulse command signal J), the feedback pulse signal H is a signal obtained by correcting the peak value of the waveform of the feedback pulse preliminary signal H ′ so as to be the same level as the peak value of the reference command. It is. FIG. 5I is a diagram illustrating the relationship between the switching command signal and the elapsed time, where the horizontal axis indicates the elapsed time and the vertical axis indicates the switching command signal. FIG. 5J is a diagram showing the relationship between the absolute value of the switching command signal and the elapsed time. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the absolute value of the switching command signal. FIG. 5K is a diagram illustrating the relationship between the arc detection signal and the elapsed time. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the arc detection signal. This waveform is a waveform obtained by comparing the feedback pulse signal H and the pulse command signal J. FIG. 5 (L / M) is a diagram illustrating the relationship between the cutoff signal and the restart signal and the elapsed time. The horizontal axis represents the elapsed time, and the vertical axis represents the cutoff signal and the restart signal.

図6は、本発明に係る交流電源装置における信号波形の拡大図と経過時間との関係を示す図である。図6(J)は、パルス指令信号と経過時間との関係を示す図である。T1は、パルス指令信号の周期であり、例えば20マイクロ秒を示し、T2は、デッドバンド期間であり、例えば6マイクロ秒を示す。T3は、主として第2のスイッチング素子を含む高周波電力変換器30による信号処理時間の遅れであり、例えば4マイクロ秒を示す。T4は、比較器50がアークを検出しない不感帯区間であり、例えば前記時間遅れに余裕時間(例えば2マイクロ秒)を加味した6マイクロ秒を示す。図6(H)は、帰還パルス信号と経過時間との関係を示す図である。点Tは、パルス指令信号Jに対し、帰還パルス信号Hのレベルが急変し始める時刻であり、例えば、あるレベルV1からゼロに変化し始める時刻を示す。図6(K)は、アーク検出信号と経過時間との関係を示す図である。点Uは、パルス状のアーク検出信号が検出され始める時刻を示す。図6(L/M)は、遮断信号および再起動信号と経過時間との関係を示す図である。点Vは、アーク検出信号に基づいて、遮断信号が出力し始める時刻を示す。点Wは、再起動信号が出力し始める時刻を示す。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the enlarged view of the signal waveform and the elapsed time in the AC power supply according to the present invention. FIG. 6J is a diagram showing the relationship between the pulse command signal and the elapsed time. T1 is the period of the pulse command signal, for example, indicating 20 microseconds, and T2 is the dead band period, for example, indicating 6 microseconds. T3 is a delay in signal processing time mainly by the high-frequency power converter 30 including the second switching element, and indicates 4 microseconds, for example. T4 is a dead zone in which the comparator 50 does not detect an arc, and indicates, for example, 6 microseconds by adding a margin time (for example, 2 microseconds) to the time delay. FIG. 6H is a diagram illustrating the relationship between the feedback pulse signal and the elapsed time. Point T is the time at which the level of the feedback pulse signal H starts to change suddenly with respect to the pulse command signal J, for example, the time at which the level V1 starts to change to zero. FIG. 6K is a diagram illustrating the relationship between the arc detection signal and the elapsed time. Point U indicates the time when the pulsed arc detection signal starts to be detected. FIG. 6 (L / M) is a diagram illustrating the relationship between the cutoff signal and the restart signal and the elapsed time. Point V indicates the time when the interruption signal starts to be output based on the arc detection signal. Point W indicates the time when the restart signal starts to be output.

電圧検出器34による出力電圧帰還信号Eが、アーク検出手段43のパルストランス45に入力すると、パルストランス45によって、電気的に絶縁される出力電圧帰還信号Eを差動増幅器46に出力する。電気的に絶縁される出力電圧帰還信号Eが差動増幅器46に入力すると、差動増幅器46によって、出力電圧帰還信号Eを増幅し、帰還電圧信号FAを絶対値演算器47に出力する。差動増幅器46による帰還電圧信号FAが、絶対値演算器47に入力すると、絶対値演算器47によって、帰還電圧信号FAが片極性の帰還電圧信号Gを電圧判定器49に出力する。これにより、配線経路のグランドに対し高圧側の電圧に電気的なノイズが重畳するときに、コモンモードノイズを低減することができる。   When the output voltage feedback signal E from the voltage detector 34 is input to the pulse transformer 45 of the arc detection means 43, the output voltage feedback signal E that is electrically insulated by the pulse transformer 45 is output to the differential amplifier 46. When the electrically isolated output voltage feedback signal E is input to the differential amplifier 46, the differential amplifier 46 amplifies the output voltage feedback signal E and outputs the feedback voltage signal FA to the absolute value calculator 47. When the feedback voltage signal FA from the differential amplifier 46 is input to the absolute value calculator 47, the absolute value calculator 47 outputs a feedback voltage signal G having a unipolar feedback voltage signal FA to the voltage determiner 49. Thus, common mode noise can be reduced when electrical noise is superimposed on the voltage on the high voltage side with respect to the ground of the wiring path.

片極性の帰還電圧信号Gおよび基準電圧設定器54による所定の基準電圧信号Nが、電圧判定器49に入力すると、電圧判定器49によって、片極性の帰還電圧信号Gと基準電圧信号Nとを比較し、片極性の帰還電圧信号Gの電圧値が基準電圧信号Nの電圧値を越えるときに、帰還パルス信号Hを比較器50に出力する。ただし、実際のところ、電圧判定器49による帰還パルス信号Hは、出力電圧がパルス指令信号Jと比較できるように、電圧レベルが予め増幅されるものとする。これにより、帰還電圧信号Gが、一定の基準電圧値と比較され、一定値を超えた信号のみが次工程に送られるので、電気的なノイズによる処理回路の誤動作を防止することができる。   When the unipolar feedback voltage signal G and the predetermined reference voltage signal N from the reference voltage setting unit 54 are input to the voltage determiner 49, the voltage determiner 49 generates the unipolar feedback voltage signal G and the reference voltage signal N. In comparison, when the voltage value of the unipolar feedback voltage signal G exceeds the voltage value of the reference voltage signal N, the feedback pulse signal H is output to the comparator 50. In practice, however, the feedback pulse signal H from the voltage determiner 49 is preliminarily amplified in voltage so that the output voltage can be compared with the pulse command signal J. As a result, the feedback voltage signal G is compared with a constant reference voltage value, and only a signal exceeding the constant value is sent to the next process, so that malfunction of the processing circuit due to electrical noise can be prevented.

電圧判定器49による帰還パルス信号Hおよびパルス指令演算手段44によるパルス指令信号Jが、比較器50に入力すると、比較器50によって、帰還パルス信号Hのレベル値がパルス指令信号Jのレベル値と異なるときのみ、アーク検出信号Kをラッチおよび遮断信号発生器51に出力する。この場合、比較器50は、不感帯区間T4において、例えば、帰還パルス信号Hとパルス指令信号Jとの比較の演算を行わないように設定される。すなわち、比較器50は、帰還パルス信号Hが変化したときに、変化後の帰還パルス信号Hと、不感帯区間T4経過後のパルス指令信号Jとの比較の演算を行う。何故ならば、図6において、不感帯区間T4は、パルス指令信号Jの信号レベルが存在する区間であって、かつ帰還パルス信号Hの立上り部において第2のスイッチング素子に起因する時間遅れが発生する区間(余裕区間を含めて)であるから、この区間T4で、パルス指令信号Jと帰還パルス信号Hとの大小比較の演算を行った場合には、アークを誤って検出してしまうからである。これにより、負荷装置24へ供給される交流電力について1/2周期(ただし、不感帯区間T4を除く)毎に、アークを検出することができる。すなわち、出力電圧帰還信号Eの信号周波数を例えば20KHzとすると、25ミクロン秒毎にアークの検出が可能となる。   When the feedback pulse signal H from the voltage determiner 49 and the pulse command signal J from the pulse command calculation means 44 are input to the comparator 50, the comparator 50 causes the level value of the feedback pulse signal H to be set to the level value of the pulse command signal J. Only when they are different, the arc detection signal K is output to the latch and interruption signal generator 51. In this case, the comparator 50 is set not to perform, for example, a comparison operation between the feedback pulse signal H and the pulse command signal J in the dead zone T4. That is, when the feedback pulse signal H changes, the comparator 50 performs a comparison operation between the changed feedback pulse signal H and the pulse command signal J after the dead zone T4 has elapsed. This is because, in FIG. 6, the dead zone T4 is a section where the signal level of the pulse command signal J exists, and a time delay due to the second switching element occurs at the rising portion of the feedback pulse signal H. This is because it is a section (including a margin section), and when the magnitude comparison between the pulse command signal J and the feedback pulse signal H is performed in this section T4, the arc is erroneously detected. . Thereby, an arc can be detected for every half cycle (excluding the dead zone T4) of the AC power supplied to the load device 24. That is, if the signal frequency of the output voltage feedback signal E is 20 KHz, for example, an arc can be detected every 25 microseconds.

以上の説明において、パルス指令信号Jと帰還パルス信号Hとは、それぞれ絶対値変換器56および絶対値変換器47を介した後、比較器50に送られ比較されるが、スイッチング信号生成器55によるスイッチング指令信号Iと帰還電圧信号FAとを、直接プラスマイナスの波形のまま比較するようにしてもよい。また、比較器50は、ディジタル回路、高速演算素子またはソフトウエアを用いて比較演算するようにしてもよい。   In the above description, the pulse command signal J and the feedback pulse signal H are respectively sent to the comparator 50 through the absolute value converter 56 and the absolute value converter 47 and compared, but the switching signal generator 55 The switching command signal I and the feedback voltage signal FA may be directly compared with a plus or minus waveform. The comparator 50 may perform a comparison operation using a digital circuit, a high-speed arithmetic element, or software.

比較器50によるアーク検出信号Kが、ラッチおよび遮断信号発生器51に入力すると、ラッチおよび遮断信号発生器51による信号処理時間が遅延して、アーク検出信号Kに対し、出力時間が僅か遅延する遮断信号Lを再起動信号演算器52および出力遮断切替器57に出力する。ラッチおよび遮断信号発生器51による遮断信号Lが、再起動信号演算器52に入力すると、再起動信号演算器52によって、再起動信号演算器52に内蔵するタイマを作動させ、図6に示すように、所定時間T5だけ経過した後タイマがオフとなり、再起動信号Mをラッチおよび遮断信号発生器51に出力する。これにより、ラッチおよび遮断信号発生器51は、再度アーク検出信号を検出するために、一定時間後に遮断信号Lを解除してリセットする。   When the arc detection signal K from the comparator 50 is input to the latch and interruption signal generator 51, the signal processing time by the latch and interruption signal generator 51 is delayed, and the output time is slightly delayed with respect to the arc detection signal K. The cutoff signal L is output to the restart signal calculator 52 and the output cutoff switch 57. When the shut-off signal L from the latch and shut-off signal generator 51 is input to the restart signal calculator 52, the restart signal calculator 52 operates the timer built in the restart signal calculator 52, as shown in FIG. After a predetermined time T5 has elapsed, the timer is turned off, and the restart signal M is output to the latch and shut-off signal generator 51. Thereby, the latch and interruption signal generator 51 cancels and resets the interruption signal L after a predetermined time in order to detect the arc detection signal again.

さらに、遮断信号Lが、パルス指令演算手段44の出力遮断切替器57に入力すると、出力遮断切替器57によって、オンからオフに切替え、スイッチング指令信号Iを遮断し、制御信号Rであるオフ信号をP側素子ドライブ回路58およびN側素子ドライブ回路59に出力する。出力遮断切替器57によるオフ信号が、第2のスイッチング素子を駆動するP側素子ドライブ回路50およびN側素子ドライブ回路51に入力すると、P側素子ドライブ回路50およびN側素子ドライブ回路51によって、第2のスイッチング素子のゲートをオン/オフするスイッチング制御信号をオン状態からオフ状態に変化させ、負荷装置24への交流電力を遮断させる。   Further, when the cutoff signal L is input to the output cutoff switch 57 of the pulse command calculation means 44, the output cutoff switch 57 switches from on to off, shuts off the switching command signal I, and turns off the control signal R. Is output to the P-side element drive circuit 58 and the N-side element drive circuit 59. When the OFF signal from the output cutoff switch 57 is input to the P-side element drive circuit 50 and the N-side element drive circuit 51 that drive the second switching element, the P-side element drive circuit 50 and the N-side element drive circuit 51 The switching control signal for turning on / off the gate of the second switching element is changed from the on state to the off state, and the AC power to the load device 24 is interrupted.

以上により、本発明によれば、交流電源装置23の発振制御手段36が、負荷装置24へ供給される交流電力について、当該交流電力の出力電圧帰還信号Eに基づいて帰還パルス信号Hを生成し、また、高周波電力変換器30へ出力されるスイッチング制御信号Dについて、当該スイッチング制御信号Dの元となるスイッチング指令信号Iに基づいてパルス指令信号Jを生成し、前記帰還パルス信号Hとパルス指令信号Jとを比較し、これらの信号のレベル値が異なるときに、アークを検出したとして遮断信号Lを生成するようにした。この場合、アークが発生していないときは、帰還パルス信号Hとパルス指令信号Jとのレベル値が同等になるから遮断信号Lは生成されない。一方、アークが発生したときは、出力電圧帰還信号Eの電圧は低下し、帰還パルス信号Hとパルス指令信号Jとのレベル値が異なるから遮断信号Lは生成される。つまり、この遮断信号Lは、交流電力における出力電圧帰還信号Eの1/2周期毎に判断され生成されるから、アークの発生は、負荷装置24へ供給される交流電力の1/2周期毎に検出することができる。これにより、交流電源装置23は、成膜用基板製造装置21の交流電源装置として、アーク現象を高速に捉えることができ、高周波電力変換器30から出力されるエネルギーを高速に遮断することができる。したがって、製造物に障害となるアークエネルギーを最小限に抑えることができる。   As described above, according to the present invention, the oscillation control means 36 of the AC power supply device 23 generates the feedback pulse signal H for the AC power supplied to the load device 24 based on the output voltage feedback signal E of the AC power. For the switching control signal D output to the high-frequency power converter 30, a pulse command signal J is generated based on the switching command signal I that is the source of the switching control signal D, and the feedback pulse signal H and the pulse command are generated. Compared with the signal J, when the level values of these signals are different, an interruption signal L is generated as an arc is detected. In this case, when no arc is generated, the level values of the feedback pulse signal H and the pulse command signal J are equal, so that the cutoff signal L is not generated. On the other hand, when an arc occurs, the voltage of the output voltage feedback signal E decreases, and the cutoff signal L is generated because the level values of the feedback pulse signal H and the pulse command signal J are different. That is, since this interruption signal L is determined and generated every ½ period of the output voltage feedback signal E in the AC power, the generation of the arc occurs every ½ period of the AC power supplied to the load device 24. Can be detected. As a result, the AC power supply device 23 can capture the arc phenomenon at a high speed as the AC power supply device of the film forming substrate manufacturing apparatus 21 and can cut off the energy output from the high-frequency power converter 30 at a high speed. . Therefore, the arc energy that hinders the product can be minimized.

また、本発明によれば、高周波トランス31と負荷装置24との間にリアクタ33を挿入し、電圧検出器34は、図1に示したように、高周波トランス31から負荷装置24をみた場合にリアクタ33の後の電圧を検出するようにした。これにより、高周波トランス31の出力電圧の波形の振動を抑制することができる。図7は、リアクタ33を高周波トランス31と負荷装置24との間に挿入した場合の、リアクタ33前後の電圧波形を示す図である。図7(1)に示すリアクタ33前の電圧波形と、(2)に示すリアクタ33後の電圧波形とを比較すると、リアクタ33後の電圧波形(2)の方が電圧の振動が抑制されていることがわかる。このように、電圧検出器34は、振動の少ない出力電圧を検出することができるから、交流電源装置23は、アーク現象を高速かつ確実に捉えることができる。尚、高周波トランスと負荷装置24との間にリアクタ33を挿入することにより、高周波トランス31の出力電流の変化率を抑制することができると共に、電圧検出器34は、高周波トランス31と負荷装置24との間の差電圧を検出することができ、アーク現象を検出することが可能となる。   Further, according to the present invention, when the reactor 33 is inserted between the high frequency transformer 31 and the load device 24 and the voltage detector 34 views the load device 24 from the high frequency transformer 31 as shown in FIG. The voltage after the reactor 33 was detected. Thereby, the vibration of the waveform of the output voltage of the high frequency transformer 31 can be suppressed. FIG. 7 is a diagram illustrating voltage waveforms before and after the reactor 33 when the reactor 33 is inserted between the high-frequency transformer 31 and the load device 24. When the voltage waveform before the reactor 33 shown in FIG. 7 (1) is compared with the voltage waveform after the reactor 33 shown in (2), the voltage waveform (2) after the reactor 33 suppresses voltage oscillation. I understand that. Thus, since the voltage detector 34 can detect an output voltage with less vibration, the AC power supply device 23 can capture the arc phenomenon at high speed and reliably. The rate of change in the output current of the high frequency transformer 31 can be suppressed by inserting the reactor 33 between the high frequency transformer and the load device 24, and the voltage detector 34 is connected to the high frequency transformer 31 and the load device 24. Can be detected, and the arc phenomenon can be detected.

本発明に係る交流電源装置を成膜用基板製造装置に適用した場合の制御ブロック図である。It is a control block diagram at the time of applying the alternating current power supply device which concerns on this invention to the board | substrate manufacturing apparatus for film-forming. 本発明に係る交流電源装置における電力制御手段を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the electric power control means in the alternating current power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る交流電源装置における発振制御手段を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the oscillation control means in the alternating current power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る交流電源装置におけるアーク抑制方法の処理手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process sequence of the arc suppression method in the alternating current power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る交流電源装置における各制御ブロックの信号波形と経過時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the signal waveform of each control block and elapsed time in the alternating current power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る交流電源装置における信号波形の拡大図と経過時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the enlarged view of the signal waveform in the alternating current power supply device which concerns on this invention, and elapsed time. リアクタ前後の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform before and behind a reactor. 従来技術における装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the apparatus in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流制御部
2 平滑回路
3 インバータスイッチング部
4 昇圧トランス
5 整流部
6 放電電圧検出回路
7 カレントトランス
8 放電電圧立ち下げ検出回路
9 アーク判定比較回路
10 ゲートドライブ
11 インバータ制御部
12 処理装置本体
13 サイリスタ制御部
21 成膜用基板製造装置
22 商用交流電源
23 交流電源装置
24 負荷装置
25 AC−DC整流器
26 第1の平滑用コンデンサ
27 DC−DC電力変換器
28 第2の平滑用コンデンサ
29 第1の電流検出器
30 高周波電力変換器
31 高周波トランス
33 リアクタ
34 電圧検出器
35 電力制御手段
36 発振制御手段
37 直流制御用電源
38 基本電力指令値設定器
39 帰還電力演算器
40 減算器
41 PID制御器
42 GATE制御器
43 アーク検出手段
44 パルス指令演算手段
45 パルストランス
46 差動増幅器
47 絶対値変換器
48 基準電圧設定器
49 電圧判定器
50 比較器
51 ラッチおよび遮断信号発生器
52 再起動信号演算器
53 スイッチング周波数設定器
54 デッドバンド設定器
55 スイッチング信号生成器
56 絶対値変換器
57 出力遮断切替器
58 P側素子ドライブ回路
59 N側素子ドライブ回路
A ゲート制御信号
B 実際直流電圧信号
C 実際直流電流信号
D スイッチング制御信号
E 出力電圧帰還信号
FA 帰還電圧信号
G 片極性の帰還電圧信号
H 帰還パルス信号
I スイッチング指令信号
J パルス指令信号
K アーク検出信号
L 遮断信号
M 再起動信号
N 基準電圧信号
P スイッチング周波数指令値信号
Q デッドバンド期間信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC control part 2 Smoothing circuit 3 Inverter switching part 4 Step-up transformer 5 Rectification part 6 Discharge voltage detection circuit 7 Current transformer 8 Discharge voltage fall detection circuit 9 Arc determination comparison circuit 10 Gate drive 11 Inverter control part 12 Processing apparatus main body 13 Thyristor Control unit 21 Deposition substrate manufacturing apparatus 22 Commercial AC power supply 23 AC power supply apparatus 24 Load apparatus 25 AC-DC rectifier 26 First smoothing capacitor 27 DC-DC power converter 28 Second smoothing capacitor 29 First Current detector 30 High-frequency power converter 31 High-frequency transformer 33 Reactor 34 Voltage detector 35 Power control means 36 Oscillation control means 37 DC control power supply 38 Basic power command value setter 39 Feedback power calculator 40 Subtractor 41 PID controller 42 GATE controller 43 Arc detection means 44 Pulse command performance Means 45 Pulse transformer 46 Differential amplifier 47 Absolute value converter 48 Reference voltage setter 49 Voltage determiner 50 Comparator 51 Latch and cut-off signal generator 52 Restart signal calculator 53 Switching frequency setter 54 Deadband setter 55 Switching Signal generator 56 Absolute value converter 57 Output cutoff switch 58 P-side element drive circuit 59 N-side element drive circuit A Gate control signal B Actual DC voltage signal C Actual DC current signal D Switching control signal E Output voltage feedback signal FA Feedback Voltage signal G Unipolar feedback voltage signal H Feedback pulse signal I Switching command signal J Pulse command signal K Arc detection signal L Shutdown signal M Restart signal N Reference voltage signal P Switching frequency command value signal Q Deadband period signal

Claims (8)

商用交流電力から変換した高周波交流電力を負荷装置内の電極へ供給する電源であって、前記電極間に発生するアークを抑制する交流電源装置において、
前記商用交流電力から直流電力を生成するAC−DC整流器と、
前記直流電力を負荷に見合う直流電力に変換するDC−DC電力変換器と、
前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換する高周波電力変換器と、
前記高周波交流電力を商用交流電源と絶縁する高周波トランスと、
前記絶縁された高周波交流電力から得られる電流の変化率を抑制する電流変化率抑制手段と、
前記絶縁された高周波交流電力における負荷装置への出力電圧を検知する電圧検出器と、
前記高周波電力変換器のパワー素子を駆動するためのパルス指令波形と前記出力電圧の波形とを比較し、両波形が異なるときにアークの発生を検出し、高周波交流電力の負荷装置への供給を遮断させ、アークエネルギーを抑制するアーク抑制手段と、
を備えることを特徴とする交流電源装置。
A power source for supplying high-frequency AC power converted from commercial AC power to the electrodes in the load device, wherein the AC power source device suppresses arcs generated between the electrodes .
An AC-DC rectifier for generating DC power from the commercial AC power;
A DC-DC power converter for converting the DC power into DC power suitable for a load;
A high-frequency power converter that converts the converted DC power into high-frequency AC power;
A high-frequency transformer for insulating the high-frequency AC power from a commercial AC power source;
Current rate-of-change suppression means for suppressing the rate of change of current obtained from the insulated high-frequency AC power;
A voltage detector for detecting an output voltage to the load device in the insulated high-frequency AC power;
Compare the pulse command waveform for driving the power element of the high-frequency power converter and the waveform of the output voltage, detect the occurrence of arc when both waveforms are different, and supply the high-frequency AC power to the load device Arc suppression means for blocking and suppressing arc energy;
An AC power supply device comprising:
前記電流変化率抑制手段は、リアクタであることを特徴とする請求項1に記載の交流電源装置。   The AC power supply apparatus according to claim 1, wherein the current change rate suppression means is a reactor. 前記電圧検出器は、高周波トランスと負荷装置との間に設けられたリアクタの出力電圧を検出し、
前記アーク抑制手段は、前記アークの発生を検出したときに、高周波電力変換器のパワー素子のゲートをオフすることを特徴とする請求項2に記載の交流電源装置。
The voltage detector detects an output voltage of a reactor provided between the high-frequency transformer and the load device,
The AC power supply apparatus according to claim 2, wherein the arc suppression means turns off the gate of the power element of the high-frequency power converter when the generation of the arc is detected.
前記アーク抑制手段は、前記パルス指令波形と出力電圧の波形とのレベル値を比較し、両レベル値が異なるときにアークの発生を検出することを特徴とする請求項1に記載の交流電源装置。   2. The AC power supply apparatus according to claim 1, wherein the arc suppression means compares the level values of the pulse command waveform and the waveform of the output voltage, and detects the occurrence of an arc when the two level values are different. . 商用交流電力から変換した高周波交流電力を負荷装置内の電極へ供給する交流電源装置により、前記電極間に発生するアーク抑制する方法において、
前記商用交流電力から直流電力を生成するAC−DC整流工程と、
前記直流電力を負荷に見合う直流電力に変換するDC−DC電力変換工程と、
前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換する高周波電力変換工程と、
前記高周波交流電力を前記交流電源と絶縁する電力絶縁工程と、
前記絶縁された高周波交流電力から得られる電流の変化率を抑制する電流変化率抑制工程と、
前記絶縁された高周波交流電力における負荷装置への出力電圧を検知する電圧検出工程と、
前記高周波電力変換工程に用いるパワー素子を駆動するためのパルス指令波形と前記出力電圧の波形とを比較し、両波形が異なるときにアークの発生を検出し、高周波交流電力の負荷装置への供給を遮断させ、アークエネルギーを抑制するアーク抑制工程と、
を備えることを特徴とするアーク抑制方法。
A method of suppressing an arc more AC power supply for supplying high-frequency AC power converted from the commercial AC power to the electrodes in the load device, generated between the electrodes,
AC-DC rectification process for generating DC power from the commercial AC power;
A DC-DC power conversion step of converting the DC power into DC power suitable for a load;
A high-frequency power conversion step of converting the converted DC power into high-frequency AC power;
A power insulating step for insulating the high-frequency AC power from the AC power source;
A current change rate suppressing step of suppressing a change rate of a current obtained from the insulated high-frequency AC power;
A voltage detection step of detecting an output voltage to the load device in the insulated high-frequency AC power;
Compare the pulse command waveform for driving the power element used in the high-frequency power conversion step with the waveform of the output voltage, detect the occurrence of arc when the two waveforms are different, and supply high-frequency AC power to the load device An arc suppression process that interrupts and suppresses arc energy;
An arc suppression method comprising:
前記電流変化率抑制工程は、リアクタにより、前記変換された直流電力を高周波交流電力に変換することを特徴とする請求項5に記載のアーク抑制方法。   The arc suppression method according to claim 5, wherein the current change rate suppression step converts the converted DC power into high-frequency AC power by a reactor. 前記電力絶縁工程は、高周波トランスにより、前記高周波交流電力を前記交流電源と絶縁し、
前記電圧検出工程は、高周波トランスと負荷装置との間に設けられたリアクタの出力電圧を検出し、
前記アーク抑制工程は、前記アークの発生を検出したときに、高周波電力変換工程に用いるパワー素子のゲートをオフすることを特徴とする請求項6に記載のアーク抑制方法。
In the power insulation step, the high-frequency AC power is insulated from the AC power source by a high-frequency transformer,
The voltage detection step detects an output voltage of a reactor provided between the high-frequency transformer and the load device,
The arc suppression method according to claim 6, wherein the arc suppression step turns off a gate of a power element used in the high-frequency power conversion step when the generation of the arc is detected.
前記アーク抑制工程は、前記パルス指令波形と出力電圧の波形とのレベル値を比較し、両レベル値が異なるときにアークの発生を検出することを特徴とする請求項5に記載のアーク抑制方法。   6. The arc suppression method according to claim 5, wherein the arc suppression step compares the level values of the pulse command waveform and the waveform of the output voltage, and detects the occurrence of an arc when the two level values are different. .
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