直流电源装置以及直流电源装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流电源装置，例如涉及在等离子体发生装置等负载中所使用的直流电源装置以及直流电源装置的控制方法。
【背景技术】
[0002]等离子体发生用装置所使用的直流电源装置希望在产生电弧时对过剩电流进行抑制，并高速地进行电弧的消弧。电压型的直流电源存在如下的问题，通过与输出连接的大的电容器产生电弧时，流过过剩的放电电流，或者为了对电弧发生时的输出电压降低进行补偿进一步增加输出由此电弧长时间化等向负载的影响增加。
[0003]将等离子体发生装置作为负载时，每次发生电弧时直流电源重复启动/停止动作。难以进行高速的启动/停止动作，因此导致不稳定的动作。对于这样的问题，提出了以下一种直流电源装置，在具备斩波电路、逆变器、电压变换电路的直流电源装置中，在停止时进行停止斩波器的主开关并且使逆变器进行动作来进行的停止操作、在使斩波器的主开关进行动作状态下使逆变器的所有晶体管接通的停止动作、停止斩波器的主开关并且使逆变器的所有晶体管接通的停止动作中的某一方，在启动时通过使逆变器进行动作使从斩波电路输出的直流电压脉冲的脉冲宽度逐渐扩大，由此来抑制向逆变器的大电流，启动时的动作稳定，使负载高速地启动/停止(专利文献I)。
[0004]此外，提出了一种溅射电源用电弧切断装置，在直流电源装置与负载之间设置强制性地使电弧能量旁通的短路开关电路，使该短路开关电路在每一定时间定期地进行动作来产生逆脉冲从而抑制电弧放电，并且在产生电弧放电时强制性地产生逆脉冲来降低电弧能量，在电弧放电消弧后，使等离子体状态恢复(非专利文献I)。
[0005]另一方面，在向负载供给高频电力的交流电源装置中，当在负载即等离子体发生装置中产生电弧放电时，除了电路切断或短路外，还会给电极或基板造成损伤。已知为了抑制这样的电弧放电的发生，在检测出电弧放电后，以预定时间限制或停止高频电力的供给，之后恢复高频电力。
[0006]当在检测出电弧放电后以预定时间停止高频电力的供给时，为了充分抑制电弧放电，超过需要地长时间停止高频电力的供给时，存在辉光放电难以维持的问题。
[0007]针对这样的问题，提出了一种等离子体发生装置用电源，其为了在电弧放电发生后迅速抑制电弧放电，在电弧放电消失后立即运转等离子体装置，在检测出电弧放电后供给脉冲状的高频，根据电弧放电的大小来控制脉冲状的高频的脉冲宽度(专利文献2)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2006-6053号公报(段落
[0002]?段落
[0012])
[0011]专利文献2:日本特开平08-167500公报(段落
[0003]?段落
[0011])
[0012]非专利文献1-Origin Technical Journal N0.73 (2010) 1-7 Λ/n 夕電源用 7 —夕遮断装置(A少只発生器)「GEXUS-P30」中村健一.三保谷博
【发明内容】
[0013]发明要解决的课题
[0014]在有关直流电源装置的现有技术内，具备逆变器的直流电源装置(专利文献I)在停止直流电源装置后重新启动逆变器时，通过在开始逆变器的控制后对斩波器的动作进行控制，使等离子体发生装置重新启动。
[0015]通常，对逆变器进行脉冲宽度控制时，生成脉冲信号，将该脉冲信号作为栅极信号输入给逆变器的各开关元件，对开关元件的接通/断开动作进行控制。
[0016]在逆变器的脉冲宽度控制中，在构成桥接电路的各桥臂中进行直流/交流变换，以使各开关元件的接通/断开动作的相位成为预定关系。在该脉冲宽度控制中，当各桥臂的开关元件的接通/断开动作的相位偏离了预定关系时，存在得到的各相的输出电压中产生变动，向负载供给的电压中产生变动的问题。
[0017]上述的直流电源装置在逆变器的重新启动中，将重新启动时的脉冲控制信号的相位设定成与停止时的脉冲控制信号的相位没有关系。因此，在重新启动时，有可能在各相的输出电压中产生变动，向负载供给的电压中产生变动。
[0018]此外，在将直流电源装置的直流输出停止后将其恢复时，由于因直流电源装置具备的电容量等产生的延迟时间，存在在从逆变器重新启动后直至向负载供给直流电力的期间产生延迟的问题。
[0019]本发明的目的是解决上述现有的问题点，在具备逆变器的直流电源装置中，在逆变器重新启动时，使重新启动时的脉冲控制信号的相位与停止时的脉冲控制信号的相位一致。
[0020]此外，通过使重新启动时的脉冲控制信号的相位与停止时的脉冲控制信号的相位一致，抑制重新启动时的逆变器的各相的输出电压变动，抑制向负载供给的电压的变动。
[0021]此外，目的在于降低直流电源装置的直流输出恢复时的向负载的直流电力的供给延迟。
[0022]解决课题的手段
[0023]本发明涉及在对等离子体发生装置等负载供给直流电力时，进行直流输出的停止/恢复的直流电源装置以及直流电源装置的控制方法。
[0024]在将等离子体发生装置作为负载供给直流电力时，当在负载即等离子体发生装置中发生了电弧放电时，通过停止从直流电源装置向等离子体发生装置的直流电力的供给，来降低电极或基板的损伤。并且，在电弧放电消弧时，恢复从直流电源装置向等离子体发生装置的直流电力的供给。
[0025]在本发明中，在直流电源装置的直流输出的停止/恢复中，在停止时将流过斩波部的电流保持为循环电流，在逆变器部重新启动时将保持的循环电流供给给负载，由此来降低直流电源装置的直流输出恢复时的向负载的直流电力的供给延迟。
[0026]此外，保持停止时的栅极信号的相位状态，在逆变器部重新启动时从保持的栅极信号的相位状态开始进行逆变器部的直交变换，由此抑制重新启动时的输出电压变动。
[0027][直流电源装置]
[0028]本发明的直流电源装置具备:构成直流源的电源斩波部、通过多个开关元件的动作将电源斩波部的直流输出变换成多相交流电力的多相逆变器部、对多相逆变器部的输出进行交直变换，向负载供给直流的整流部、对电源斩波部以及多相逆变器部进行控制的控制部。
[0029]在通常的电力供给动作中，电源斩波部将直流电力的电压变换成预定电压来输出直流电流。多相逆变器部通过多个开关元件的动作对电流路径进行切换，由此将电源斩波部的直流输出变换成多相交流电力。整流部将通过多相逆变器部变换后的交流电力通过交直变换变换成直流电力，将变换后的直流电力供给给负载。
[0030]在将直流电力供给给负载的动作状态下，当在负载的等离子体发生装置中发生电弧放电时，负载电压下降，并且从电源侧向负载流过过剩电流。本发明的直流电源装置在发生该电弧放电时，停止从电源侧向负载的电力供给，之后，在电弧放电消弧后，恢复从电源侧向负载的电力供给。
[0031]除了通过负载电压等的电压检测来判定电弧放电有无消弧以外，还可以预先设定从发生电弧放电开始直至电弧放电消弧为止的时间，根据该设定时间的经过来判断为已消弧。
[0032]本发明的直流电源装置通过以下的(a)?(C)所示的各功能，在电力供给的停止时以及恢复时，使逆变器部重新启动时的脉冲控制信号的相位与停止时的脉冲控制信号的相位一致，通过对照脉冲控制信号的相位，抑制重新启动时的逆变器的各相的输出电压变动，抑制向负载供给的电压的变动。
[0033]此外，在直流电源装置的直流输出的停止/重新开始中，保持在停止时流过斩波部的电流来作为循环电流，在逆变器部重新启动时通过将该循环电流供给给负载，来降低直流电源装置的直流输出恢复时的向负载的直流电力的供给延迟。
[0034](a)电源斩波部的停止功能以及逆变器的短路功能:
[0035]在停止从电源侧向负载的电力供给的时刻，停止电源斩波部的动作，并且在逆变器部的输入侧，通过将正端子侧和负端子侧短路，使从逆变器部向变压器侧的电流停止的功能。
[0036](b)电源斩波部的循环电流的保持功能:
[0037]在从电源侧向负载的电力供给已停止时，保持在停止时流过电源斩波部的电感部的电流来作为循环电流，在电力供给恢复时，通过使循环电流流过逆变器部，使逆变器部迅速重新启动的功能。
[0038](c)逆变器的栅极信号状态的保持功能:
[0039]在从电源侧向负载的电力供给已停止时，保持停止时的对逆变器部进行控制的栅极信号状态，在电力供给恢复时，从保持的栅极信号状态重新开始逆变器部的控制的功能。
[0040]通过(a)的电源斩波部的停止功能和逆变器部的短路功能，在电弧放电时停止向负载的电力供给，通过(b)的电源斩波部的循环电流的保持功能以及(C)的逆变器部的栅极信号状态的保持功能，使逆变器部迅速地重新启动。
[0041]本发明的直流电源装置在将电弧发生装置作为负载时，具备检测电弧发生装置的电弧状态的电弧检测部，控制部可以根据电弧检测部的检测信号来进行直流输出的停止/重新开始控制。控制部根据电弧的发生检测来进行停止控制，根据电弧的消失检测来进行重新启动控制。
[0042]电弧检测部检测负载的电压或直流电源装置的出力端的电压，将该检测电压与预先设定的第I阈值进行比较，当比第I阈值低时检测出电弧发生。
[0043]此外，在检测出电弧发生后，将检测电压与预先设定的第2阈值进行比较，当超过了第2阈值时判断为电弧放电消失。
[0044][直流电源装置的控制方法]
[0045]本发明的直流