JP7455050B2 - self-excited converter - Google Patents

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本発明の実施形態は、自励式変換器に関する。より詳しくは、オゾナイザ向けの自励式変換器に関する。 Embodiments of the invention relate to self-commutated converters. More specifically, the present invention relates to a self-excited converter for ozonizers.

オゾナイザの一対の電極間に高周波高電圧の交流電力を供給し、一対の電極間に無声放電を発生させることにより、オゾナイザにオゾンを発生させるオゾナイザ向けの自励式変換器が知られている。 A self-excited converter for an ozonizer is known that generates ozone in the ozonizer by supplying high-frequency, high-voltage AC power between a pair of electrodes of the ozonizer and generating silent discharge between the pair of electrodes.

オゾナイザは、容量性の負荷である。そこで、オゾナイザ向けの自励式変換器では、インバータの出力電圧を高周波トランスにて高電圧へ昇圧させるとともに、オゾナイザと共振リアクトルとで共振させることにより、高周波高電圧を発生させることが行われている。この場合、インバータのゲートには、負荷の共振周波数に応じたゲートパルスが入力される。 Ozonizers are capacitive loads. Therefore, in self-commutated converters for ozonizers, the output voltage of the inverter is boosted to a high voltage using a high-frequency transformer, and the ozonizer and resonant reactor resonate to generate high-frequency high voltage. . In this case, a gate pulse corresponding to the resonant frequency of the load is input to the gate of the inverter.

しかしながら、容量性インピーダンスなどのオゾナイザの定数は、オゾナイザ毎に異なる。このため、上記のように高周波高電圧を発生させる方法では、オゾナイザの定数に合わせて高周波トランスと共振リアクトルとを都度設計する必要があり、設計費の増加やリードタイムの長時間化などの要因となってしまう可能性がある。 However, ozonizer constants such as capacitive impedance vary from ozonizer to ozonizer. Therefore, in the method of generating high frequency and high voltage as described above, it is necessary to design a high frequency transformer and a resonant reactor each time according to the ozonizer constant, which increases design costs and increases lead time. There is a possibility that it will become.

このため、オゾナイザ向けの自励式変換器では、オゾナイザの定数の影響を受けることなく、高周波高電圧の交流電力をオゾナイザに供給できるようにすることが望まれる。 Therefore, in a self-commutated converter for an ozonizer, it is desirable to be able to supply high-frequency, high-voltage AC power to the ozonizer without being affected by the constant of the ozonizer.

特許第3540227号公報Patent No. 3540227 特許第4228524号公報Patent No. 4228524 特許第6068667号公報Patent No. 6068667

本発明の実施形態は、オゾナイザの定数の影響を受けることなく、高周波高電圧の交流電力をオゾナイザに供給できる自励式変換器を提供する。 Embodiments of the present invention provide a self-commutated converter that can supply high frequency, high voltage AC power to an ozonizer without being affected by the constant of the ozonizer.

本発明の実施形態によれば、オゾナイザの一対の電極間に交流電力を供給するオゾナイザ向けの自励式変換器であって、電源から供給された電力をオゾナイザに対応した交流のオゾナイザ用電力に変換し、前記オゾナイザ用電力を前記オゾナイザに供給する主回路部と、前記主回路部による電力変換の動作を制御する制御部と、を備え、前記主回路部は、前記電源から供給された前記電力を交流電力に変換する複数の変換回路を有し、前記複数の変換回路は、前記交流電力を出力する一対の交流出力端子を有し、前記複数の変換回路の前記一対の交流出力端子は、それぞれ直列に接続され、前記主回路部は、前記複数の変換回路の前記交流電力の合計により、前記オゾナイザ用電力を生成し、前記オゾナイザに供給し、前記複数の変換回路は、前記一対の交流出力端子間の電圧を第1電圧に設定する第1状態と、前記一対の交流出力端子間の電圧を前記第1電圧よりも高い第2電圧に設定する第2状態と、を切り替え可能であり、前記制御部は、前記複数の変換回路の前記第1状態及び前記第2状態を前記オゾナイザの動作周波数で切り替えるとともに、前記複数の変換回路の数をnとする時に、前記複数の変換回路の前記第1状態と前記第2状態との切り替えのタイミングをπ/nずつずらすことにより、前記主回路部に前記オゾナイザ用電力を生成させる自励式変換器が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a self-excited converter for an ozonizer that supplies alternating current power between a pair of electrodes of an ozonizer, which converts power supplied from a power source into alternating current ozonizer power compatible with the ozonizer. and a main circuit unit that supplies power for the ozonizer to the ozonizer, and a control unit that controls power conversion operation by the main circuit unit, and the main circuit unit is configured to supply the power supplied from the power supply to the ozonizer. has a plurality of conversion circuits that convert the AC power into AC power, the plurality of conversion circuits have a pair of AC output terminals that output the AC power, and the pair of AC output terminals of the plurality of conversion circuits: They are connected in series, and the main circuit section generates the ozonizer power by the sum of the AC power of the plurality of conversion circuits and supplies it to the ozonizer , and the plurality of conversion circuits It is possible to switch between a first state in which the voltage between the output terminals is set to a first voltage and a second state in which the voltage between the pair of AC output terminals is set to a second voltage higher than the first voltage. , the control unit switches the first state and the second state of the plurality of conversion circuits at the operating frequency of the ozonizer, and when the number of the plurality of conversion circuits is n, the control unit switches the first state and the second state of the plurality of conversion circuits. By shifting the timing of switching between the first state and the second state by π/n, a self-excited converter is provided that causes the main circuit section to generate the power for the ozonizer .

オゾナイザの定数の影響を受けることなく、高周波高電圧の交流電力をオゾナイザに供給できる自励式変換器が提供される。 A self-commutated converter is provided that can supply high-frequency, high-voltage AC power to an ozonizer without being affected by the constant of the ozonizer.

実施形態に係る自励式変換器を模式的に表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically representing a self-excited converter according to an embodiment. 図2(a)~図2(g)は、実施形態に係る自励式変換器の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。FIGS. 2(a) to 2(g) are timing charts schematically representing an example of the operation of the self-excited converter according to the embodiment.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Furthermore, even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
In the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the existing figures are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る自励式変換器を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、オゾナイザ向けの自励式変換器10は、主回路部12と、制御部14と、を備える。主回路部12は、電源2に接続されるとともに、負荷であるオゾナイザ4に接続される。主回路部12は、電源2から供給された電力をオゾナイザ4に対応した高周波高電圧の交流のオゾナイザ用電力に変換し、変換後のオゾナイザ用電力をオゾナイザ4に供給する。主回路部12は、オゾナイザ4の一対の電極間にオゾナイザ用電力を供給し、一対の電極間に無声放電を発生させる。これにより、オゾナイザ4において、オゾンの発生が可能となる。オゾナイザ4に供給するオゾナイザ用電力は、例えば、単相交流電力である。
FIG. 1 is a block diagram schematically representing a self-excited converter according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the self-excited converter 10 for ozonizers includes a main circuit section 12 and a control section 14. The main circuit section 12 is connected to the power supply 2 and also to the ozonizer 4 which is a load. The main circuit section 12 converts the power supplied from the power source 2 into high-frequency, high-voltage AC ozonizer power corresponding to the ozonizer 4 , and supplies the ozonizer power after conversion to the ozonizer 4 . The main circuit section 12 supplies ozonizer power between the pair of electrodes of the ozonizer 4, and generates silent discharge between the pair of electrodes. This allows the ozonizer 4 to generate ozone. The ozonizer power supplied to the ozonizer 4 is, for example, single-phase AC power.

電源2は、例えば、交流電源である。この場合、主回路部12は、例えば、トランス3などを介して電源2と接続される。主回路部12は、電源2から供給された第1交流電力をオゾナイザ4に対応した第2交流電力に変換し、第2交流電力をオゾナイザ用電力としてオゾナイザ4に供給する。電源2の第1交流電力は、例えば、三相交流電力である。主回路部12は、例えば、電源2から供給された三相交流電力をオゾナイザ4に対応した単相交流電力に変換してオゾナイザ4に供給する。 The power source 2 is, for example, an AC power source. In this case, the main circuit section 12 is connected to the power source 2 via the transformer 3 or the like, for example. The main circuit section 12 converts the first AC power supplied from the power source 2 into second AC power compatible with the ozonizer 4, and supplies the second AC power to the ozonizer 4 as ozonizer power. The first AC power of the power source 2 is, for example, three-phase AC power. The main circuit section 12 converts, for example, three-phase AC power supplied from the power source 2 into single-phase AC power compatible with the ozonizer 4 and supplies the same to the ozonizer 4 .

但し、電源2の交流電力は、単相交流電力などでもよい。また、電源2は、交流電源に限ることなく、直流電源などでもよい。主回路部12は、直流電力を交流電力に変換してオゾナイザ4に供給してもよい。主回路部12の構成は、電源2から供給された電力をオゾナイザ4に対応した交流のオゾナイザ用電力に変換可能な任意の構成でよい。 However, the AC power of the power source 2 may be single-phase AC power or the like. Further, the power source 2 is not limited to an AC power source, and may be a DC power source. The main circuit section 12 may convert DC power into AC power and supply it to the ozonizer 4. The main circuit section 12 may have any configuration capable of converting the power supplied from the power source 2 into AC ozonizer power compatible with the ozonizer 4.

制御部14は、主回路部12と接続されている。制御部14は、主回路部12による電力変換の動作を制御する。 The control section 14 is connected to the main circuit section 12. The control unit 14 controls the power conversion operation by the main circuit unit 12.

主回路部12は、複数の変換回路20を有する。複数の変換回路20は、それぞれ電源2と接続されている。換言すれば、複数の変換回路20は、電源2に対して並列的に接続される。これにより、電源2の電力が、複数の変換回路20のそれぞれに入力される。複数の変換回路20は、電源2から供給された電力を交流電力に変換する。この例において、複数の変換回路20は、電源2から供給された交流電力を別の交流電力に変換する。複数の変換回路20は、より詳しくは、電源2から供給された電力を単相交流電力に変換する。 The main circuit section 12 has a plurality of conversion circuits 20. The plurality of conversion circuits 20 are each connected to the power supply 2. In other words, the plurality of conversion circuits 20 are connected to the power supply 2 in parallel. Thereby, the power of the power supply 2 is input to each of the plurality of conversion circuits 20. The plurality of conversion circuits 20 convert the power supplied from the power source 2 into AC power. In this example, the plurality of conversion circuits 20 convert AC power supplied from the power source 2 into other AC power. More specifically, the plurality of conversion circuits 20 convert the power supplied from the power source 2 into single-phase AC power.

複数の変換回路20は、交流電力を出力する一対の交流出力端子20a、20bを有する。複数の変換回路20の一対の交流出力端子20a、20bは、それぞれ直列に接続されている。換言すれば、複数の変換回路20の出力側は、直列に接続されている。例えば、1つの変換回路20の一方の交流出力端子20aが、次の変換回路20の他方の交流出力端子20bと接続される。これにより、複数の変換回路20の出力側が、直列に接続される。そして、直列に接続された複数の変換回路20の一端側の交流出力端子20a、及び他端側の交流出力端子20bが、オゾナイザ4に接続される。 The plurality of conversion circuits 20 have a pair of AC output terminals 20a and 20b that output AC power. A pair of AC output terminals 20a and 20b of the plurality of conversion circuits 20 are each connected in series. In other words, the output sides of the plurality of conversion circuits 20 are connected in series. For example, one AC output terminal 20a of one conversion circuit 20 is connected to the other AC output terminal 20b of the next conversion circuit 20. Thereby, the output sides of the plurality of conversion circuits 20 are connected in series. The AC output terminal 20a on one end side and the AC output terminal 20b on the other end side of the plurality of conversion circuits 20 connected in series are connected to the ozonizer 4.

主回路部12は、高周波トランスや共振リアクトルなどの誘導性負荷を介することなく、直列に接続された複数の変換回路20の出力側がオゾナイザ4と直接的に接続される。これにより、主回路部12では、複数の変換回路20の出力の合計が、主回路部12の出力となる。主回路部12は、複数の変換回路20の交流電力の合計により、オゾナイザ用電力を生成し、オゾナイザ4に供給する。主回路部12は、換言すれば、直列多重構成の複数の変換回路20を有する。 In the main circuit section 12, the output sides of the plurality of conversion circuits 20 connected in series are directly connected to the ozonizer 4 without using an inductive load such as a high frequency transformer or a resonant reactor. Thereby, in the main circuit section 12, the sum of the outputs of the plurality of conversion circuits 20 becomes the output of the main circuit section 12. The main circuit unit 12 generates ozonizer power from the sum of the AC power of the plurality of conversion circuits 20 and supplies it to the ozonizer 4 . In other words, the main circuit section 12 includes a plurality of conversion circuits 20 having a serial multiplex configuration.

この例において、主回路部12は、U1~U6の6つの変換回路20を有している。この例において、複数の変換回路20の直列接続数は、6である。但し、主回路部12における変換回路20の数は、6つに限ることなく、任意の数でよい。変換回路20の数は、例えば、オゾナイザ4で必要となる電圧の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。 In this example, the main circuit section 12 has six conversion circuits 20, U1 to U6. In this example, the number of series connections of the plurality of conversion circuits 20 is six. However, the number of conversion circuits 20 in the main circuit section 12 is not limited to six, and may be any number. The number of conversion circuits 20 may be appropriately set depending on, for example, the magnitude of the voltage required by the ozonizer 4.

複数の変換回路20のそれぞれは、コンバータ21と、インバータ22と、を有する。コンバータ21は、電源2から供給された交流電力を直流電力に変換する。インバータ22は、コンバータ21によって変換された直流電力を交流電力に変換する。 Each of the plurality of conversion circuits 20 includes a converter 21 and an inverter 22. Converter 21 converts AC power supplied from power source 2 into DC power. Inverter 22 converts the DC power converted by converter 21 into AC power.

コンバータ21は、整流器23と、直流コンデンサ24と、を有する。整流器23は、ブリッジ接続された複数の整流素子30を有し、電源2から供給された交流電力を複数の整流素子30によって脈流電力に変換する。直流コンデンサ24は、整流器23によって変換された脈流電力を直流電力に変換する。これにより、電源2から供給された交流電力を直流電力に変換することができる。 Converter 21 includes a rectifier 23 and a DC capacitor 24. The rectifier 23 has a plurality of bridge-connected rectifying elements 30, and converts the AC power supplied from the power source 2 into pulsating current power using the plurality of rectifying elements 30. The DC capacitor 24 converts the pulsating power converted by the rectifier 23 into DC power. Thereby, AC power supplied from the power source 2 can be converted into DC power.

インバータ22は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子31を有し、複数のスイッチング素子31のスイッチングにより、直流電力を交流電力に変換する。インバータ22は、例えば、4つのスイッチング素子31をブリッジ接続したフルブリッジ回路である。この場合、変換回路20では、インバータ22の2つのスイッチング素子31の直列接続点が、変換回路20の交流出力端子20a、20bとなる。インバータ22の複数のスイッチング素子31には、例えば、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)、GCT(Gate Commutated Turn off thyristor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの自励式のスイッチング素子が用いられる。 The inverter 22 has a plurality of switching elements 31 connected in a bridge manner, and converts DC power into AC power by switching the plurality of switching elements 31. The inverter 22 is, for example, a full bridge circuit in which four switching elements 31 are bridge-connected. In this case, in the conversion circuit 20, the series connection point of the two switching elements 31 of the inverter 22 becomes the AC output terminals 20a, 20b of the conversion circuit 20. A self-excited switching element such as an IEGT (Injection Enhanced Gate Transistor), a GCT (Gate Commutated Turn off thyristor), or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the plurality of switching elements 31 of the inverter 22, for example.

インバータ22は、直流コンデンサ24の電圧をVとするとき、複数のスイッチング素子31のスイッチングにより、交流出力端子20a、20bに正側の電圧+Vを出力する状態、負側の電圧-Vを出力する状態、及び、電圧を出力しない状態(交流出力端子20a、20b間の電圧が実質的に0Vの状態)を切り替えることができる。インバータ22は、いわゆる2レベルインバータである。 When the voltage of the DC capacitor 24 is V, the inverter 22 outputs a positive voltage +V and a negative voltage -V to the AC output terminals 20a and 20b by switching the plurality of switching elements 31. state, and a state in which no voltage is output (a state in which the voltage between the AC output terminals 20a and 20b is substantially 0V). Inverter 22 is a so-called two-level inverter.

このように、複数の変換回路20は、交流出力端子20a、20b間の電圧を第1電圧に設定する第1状態と、交流出力端子20a、20b間の電圧を第1電圧よりも高い第2電圧に設定する第2状態と、を切り替え可能である。第1状態は、例えば、交流出力端子20a、20b間に-Vを出力する状態である。第1状態は、例えば、交流出力端子20a、20b間の電圧を実質的に0Vにする状態でもよい。第2状態は、例えば、交流出力端子20a、20b間に+Vを出力する状態である。 In this way, the plurality of conversion circuits 20 have a first state where the voltage between the AC output terminals 20a and 20b is set to the first voltage, and a second state where the voltage between the AC output terminals 20a and 20b is set to the first voltage. A second state in which the voltage is set is switchable. The first state is, for example, a state in which -V is output between the AC output terminals 20a and 20b. The first state may be, for example, a state in which the voltage between the AC output terminals 20a and 20b is substantially 0V. The second state is, for example, a state in which +V is output between the AC output terminals 20a and 20b.

変換回路20は、例えば、リアクトル25、26をさらに有する。リアクトル25は、交流出力端子20aに接続されている。リアクトル26は、交流出力端子20bに接続されている。リアクトル25、26は、例えば、インバータ22から出力される交流電力に重畳するノイズを抑制する。 The conversion circuit 20 further includes reactors 25 and 26, for example. Reactor 25 is connected to AC output terminal 20a. Reactor 26 is connected to AC output terminal 20b. For example, the reactors 25 and 26 suppress noise superimposed on the AC power output from the inverter 22.

但し、複数の変換回路20の構成は、上記に限定されるものではない。例えば、電源2の電力が、直流電力である場合には、コンバータ21は、省略してもよい。リアクトル25、26は、必要に応じて設けられ、省略可能である。インバータ22は、フルブリッジ回路に限ることなく、ハーフブリッジ回路などでもよい。複数の変換回路20の構成は、電源2から供給された電力を交流電力に変換可能な任意の構成でよい。 However, the configuration of the plurality of conversion circuits 20 is not limited to the above. For example, if the power of the power source 2 is DC power, the converter 21 may be omitted. The reactors 25 and 26 are provided as necessary and can be omitted. The inverter 22 is not limited to a full bridge circuit, but may be a half bridge circuit or the like. The configuration of the plurality of conversion circuits 20 may be any configuration capable of converting the power supplied from the power source 2 into AC power.

主回路部12は、例えば、リアクトル25、26などのように、交流のオゾナイザ用電力に重畳するノイズを抑制するためのリアクトルなどを介してオゾナイザ4と接続してもよい。主回路部12は、少なくとも容量性負荷であるオゾナイザ4と共振を起こすための誘導性負荷を介することなく、オゾナイザ4と接続されていればよい。 The main circuit section 12 may be connected to the ozonizer 4 via a reactor, such as reactors 25 and 26, for suppressing noise superimposed on AC ozonizer power. The main circuit section 12 only needs to be connected to the ozonizer 4 without intervening an inductive load for causing resonance with the ozonizer 4, which is at least a capacitive load.

制御部14は、複数の変換回路20のインバータ22の複数のスイッチング素子31それぞれと接続され、各インバータ22の複数のスイッチング素子31のスイッチングを制御することにより、主回路部12による電力変換の動作を制御する。制御部14は、例えば、各インバータ22の複数のスイッチング素子31のスイッチングを制御することにより、複数の変換回路20のそれぞれの第1状態及び第2状態の切り替えを制御する。 The control unit 14 is connected to each of the plurality of switching elements 31 of the inverters 22 of the plurality of conversion circuits 20, and controls the power conversion operation by the main circuit unit 12 by controlling the switching of the plurality of switching elements 31 of each inverter 22. control. The control unit 14 controls switching between the first state and the second state of each of the plurality of conversion circuits 20 by controlling switching of the plurality of switching elements 31 of each inverter 22, for example.

図2(a)~図2(g)は、実施形態に係る自励式変換器の動作の一例を模式的に表すタイミングチャートである。
図2(a)~図2(f)は、制御部14からU1~U6の6つの変換回路20(インバータ22)のそれぞれに入力する制御信号の一例を模式的に表す。
図2(g)は、主回路部12から出力される出力電圧の一例を模式的に表す。
FIGS. 2(a) to 2(g) are timing charts schematically representing an example of the operation of the self-excited converter according to the embodiment.
FIGS. 2A to 2F schematically represent examples of control signals input from the control unit 14 to each of the six conversion circuits 20 (inverters 22) U1 to U6.
FIG. 2(g) schematically represents an example of the output voltage output from the main circuit section 12.

図2(a)~図2(f)の制御信号のLoは、変換回路20を第1状態に設定する状態を表す。図2(a)~図2(f)の制御信号のHiは、変換回路20を第2状態に設定する状態を表す。制御信号がLoに設定されている時は、変換回路20から第1電圧(例えば、-V)が出力され、制御信号がHiに設定されている時は、変換回路20から第2電圧(例えば、+V)が出力される。但し、制御信号と変換回路20の第1状態及び第2状態との関係は、上記に限定されるものではない。制御信号は、変換回路20の第1状態と第2状態とを切り替えることができる任意の信号でよい。 Lo of the control signals in FIGS. 2(a) to 2(f) represents a state in which the conversion circuit 20 is set to the first state. Hi of the control signal in FIGS. 2(a) to 2(f) represents a state in which the conversion circuit 20 is set to the second state. When the control signal is set to Lo, the first voltage (for example, -V) is output from the conversion circuit 20, and when the control signal is set to Hi, the second voltage (for example, -V) is output from the conversion circuit 20. , +V) are output. However, the relationship between the control signal and the first and second states of the conversion circuit 20 is not limited to the above. The control signal may be any signal capable of switching the conversion circuit 20 between the first state and the second state.

図2(a)~図2(f)に表したように、制御部14は、複数の変換回路20の第1状態及び第2状態をオゾナイザ4の動作周波数fで切り替える。この際、制御部14は、例えば、変換回路20の第1状態及び第2状態の切り替えのデューティ比を50%とする。換言すれば、制御部14は、オゾナイザ4の動作周波数fの半周期ずつ複数の変換回路20の第1状態と第2状態とを切り替える。そして、制御部14は、複数の変換回路20の数をnとする時に、複数の変換回路20の第1状態と第2状態との切り替えのタイミングをπ/nずつずらす。この例では、複数の変換回路20の数が6であるから、制御部14は、複数の変換回路20の第1状態と第2状態との切り替えのタイミングをπ/6ずつずらしている。これにより、制御部14は、主回路部12にオゾナイザ用電力を生成させる。 As shown in FIGS. 2A to 2F, the control unit 14 switches the plurality of conversion circuits 20 between the first state and the second state at the operating frequency f of the ozonizer 4. At this time, the control unit 14 sets the duty ratio of switching the conversion circuit 20 between the first state and the second state to 50%, for example. In other words, the control unit 14 switches the plurality of conversion circuits 20 between the first state and the second state every half cycle of the operating frequency f of the ozonizer 4. Then, when the number of the plurality of conversion circuits 20 is n, the control unit 14 shifts the timing of switching between the first state and the second state of the plurality of conversion circuits 20 by π/n. In this example, since the number of the plurality of conversion circuits 20 is six, the control unit 14 shifts the timing of switching between the first state and the second state of the plurality of conversion circuits 20 by π/6. Thereby, the control unit 14 causes the main circuit unit 12 to generate ozonizer power.

主回路部12の出力電圧(オゾナイザ用電力の電圧)は、複数の変換回路20の出力電圧の合計である。従って、上記のように複数の変換回路20の第1状態と第2状態とを切り替えた場合には、図2(g)に表したように、主回路部12の出力電圧は、オゾナイザ4の動作周波数fにおいて、複数の変換回路20の数n+1の段階に電圧の大きさを変化させる高周波高電圧の交流電圧となる。主回路部12の出力電圧の周波数(オゾナイザ4の動作周波数f)は、例えば、0.5kHz以上20kHz以下程度である。主回路部12の出力電圧の大きさ(最大値)は、例えば、1kV以上10kV以下程度である。 The output voltage of the main circuit section 12 (voltage of ozonizer power) is the sum of the output voltages of the plurality of conversion circuits 20. Therefore, when the plurality of conversion circuits 20 are switched between the first state and the second state as described above, the output voltage of the main circuit section 12 is changed from that of the ozonizer 4, as shown in FIG. At the operating frequency f, the voltage becomes a high-frequency, high-voltage alternating current voltage that changes the magnitude of the voltage in steps of the number n+1 of the plurality of conversion circuits 20. The frequency of the output voltage of the main circuit section 12 (the operating frequency f of the ozonizer 4) is, for example, about 0.5 kHz or more and 20 kHz or less. The magnitude (maximum value) of the output voltage of the main circuit section 12 is, for example, approximately 1 kV or more and 10 kV or less.

このように、本実施形態に係る自励式変換器10では、主回路部12が、複数の変換回路20を有し、複数の変換回路20の出力側を直列に接続した直列多重構成としている。これにより、自励式変換器10では、高周波トランスや共振リアクトルなどを必要とすることなく、オゾナイザ4で必要となる高周波高電圧の交流のオゾナイザ用電力を主回路部12で生成することができる。従って、自励式変換器10では、オゾナイザ4の定数に合わせて高周波トランスや共振リアクトルなどを都度設計する必要がなく、これらの都度設計による設計費の増加やリードタイムの長時間化などを抑制することができる。 As described above, in the self-commutated converter 10 according to the present embodiment, the main circuit section 12 has a plurality of conversion circuits 20, and has a series multiplex configuration in which the output sides of the plurality of conversion circuits 20 are connected in series. Thereby, in the self-commutated converter 10, the main circuit section 12 can generate the high-frequency, high-voltage alternating current ozonizer power required by the ozonizer 4 without requiring a high-frequency transformer, a resonant reactor, or the like. Therefore, in the self-excited converter 10, there is no need to design a high frequency transformer, a resonant reactor, etc. each time according to the constant of the ozonizer 4, and the increase in design cost and lengthening of lead time due to each design is suppressed. be able to.

また、オゾナイザ4の定数の影響を受ける用品が不要となったことにより、例えば、定数の異なる複数のオゾナイザ4などに対して自励式変換器10を共通に用いることが可能となる。高周波トランスや共振リアクトルなどを用いる負荷共振型の構成と比べて、自励式変換器10の汎用性を高めることができる。 Further, since there is no longer a need for a component that is affected by the constant of the ozonizer 4, it becomes possible to use the self-excited converter 10 in common for a plurality of ozonizers 4 having different constants, for example. The versatility of the self-excited converter 10 can be increased compared to a load resonance type configuration that uses a high frequency transformer, a resonant reactor, or the like.

このように、本実施形態に係る自励式変換器10では、オゾナイザ4の定数の影響を受けることなく、高周波高電圧の交流電力をオゾナイザ4に供給することができる。 In this way, the self-commutated converter 10 according to the present embodiment can supply high-frequency, high-voltage AC power to the ozonizer 4 without being affected by the constant of the ozonizer 4.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

2…電源、 3…トランス、 4…オゾナイザ、 10…自励式変換器、 12…主回路部、 14…制御部、 20…変換回路、 20a、20b…交流出力端子、 21…コンバータ、 22…インバータ、 23…整流器、 24…直流コンデンサ、 25、26…リアクトル、 30…整流素子、 31…スイッチング素子
2...Power supply, 3...Transformer, 4...Ozonizer, 10...Self-excited converter, 12...Main circuit section, 14...Control section, 20...Conversion circuit, 20a, 20b...AC output terminal, 21...Converter, 22...Inverter , 23... Rectifier, 24... DC capacitor, 25, 26... Reactor, 30... Rectifying element, 31... Switching element

Claims (3)

オゾナイザの一対の電極間に交流電力を供給するオゾナイザ向けの自励式変換器であって、
電源から供給された電力をオゾナイザに対応した交流のオゾナイザ用電力に変換し、前記オゾナイザ用電力を前記オゾナイザに供給する主回路部と、
前記主回路部による電力変換の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記主回路部は、前記電源から供給された前記電力を交流電力に変換する複数の変換回路を有し、
前記複数の変換回路は、前記交流電力を出力する一対の交流出力端子を有し、
前記複数の変換回路の前記一対の交流出力端子は、それぞれ直列に接続され、
前記主回路部は、前記複数の変換回路の前記交流電力の合計により、前記オゾナイザ用電力を生成し、前記オゾナイザに供給し、
前記複数の変換回路は、前記一対の交流出力端子間の電圧を第1電圧に設定する第1状態と、前記一対の交流出力端子間の電圧を前記第1電圧よりも高い第2電圧に設定する第2状態と、を切り替え可能であり、
前記制御部は、前記複数の変換回路の前記第1状態及び前記第2状態を前記オゾナイザの動作周波数で切り替えるとともに、前記複数の変換回路の数をnとする時に、前記複数の変換回路の前記第1状態と前記第2状態との切り替えのタイミングをπ/nずつずらすことにより、前記主回路部に前記オゾナイザ用電力を生成させる自励式変換器。
A self-excited converter for an ozonizer that supplies alternating current power between a pair of electrodes of the ozonizer,
a main circuit unit that converts power supplied from a power source into AC ozonizer power compatible with the ozonizer and supplies the ozonizer power to the ozonizer;
a control unit that controls power conversion operation by the main circuit unit;
Equipped with
The main circuit section includes a plurality of conversion circuits that convert the power supplied from the power source into AC power,
The plurality of conversion circuits have a pair of AC output terminals that output the AC power,
The pair of AC output terminals of the plurality of conversion circuits are each connected in series,
The main circuit unit generates the ozonizer power by the sum of the AC power of the plurality of conversion circuits, and supplies the ozonizer power to the ozonizer,
The plurality of conversion circuits have a first state in which the voltage between the pair of AC output terminals is set to a first voltage, and a voltage between the pair of AC output terminals is set to a second voltage higher than the first voltage. It is possible to switch between the second state and the second state.
The control unit switches the first state and the second state of the plurality of conversion circuits at the operating frequency of the ozonizer, and when the number of the plurality of conversion circuits is n, the control unit switches the first state and the second state of the plurality of conversion circuits. A self-excited converter that causes the main circuit section to generate power for the ozonizer by shifting timing of switching between the first state and the second state by π/n .
前記制御部は、前記複数の変換回路の前記第1状態及び前記第2状態を前記オゾナイザの動作周波数で切り替える際に、前記オゾナイザの前記動作周波数の半周期ずつ前記複数の変換回路の前記第1状態と前記第2状態とを切り替える請求項1記載の自励式変換器。 When switching the first state and the second state of the plurality of conversion circuits at the operating frequency of the ozonizer, the control unit changes the first state of the plurality of conversion circuits by half a period of the operating frequency of the ozonizer. The self-commutated converter according to claim 1, wherein the self-commutated converter switches between the state and the second state. 前記主回路部は、誘導性負荷を介することなく、前記オゾナイザと直接的に接続される請求項1又は2に記載の自励式変換器。 The self-excited converter according to claim 1 or 2 , wherein the main circuit section is directly connected to the ozonizer without an inductive load.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010239736A (en) 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Electric Corp Power conversion apparatus
WO2019150443A1 (en) 2018-01-30 2019-08-08 三菱電機株式会社 Serial multiplex inverter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005094138A1 (en) 2004-03-29 2005-10-06 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Plasma generation power supply apparatus
JP2010239736A (en) 2009-03-31 2010-10-21 Mitsubishi Electric Corp Power conversion apparatus
WO2019150443A1 (en) 2018-01-30 2019-08-08 三菱電機株式会社 Serial multiplex inverter

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