JP2021106140A

JP2021106140A - Power converter

Info

Publication number: JP2021106140A
Application number: JP2019237990A
Authority: JP
Inventors: 健太江森; Kenta Emori; 淳平新井田; Jumpei Araida; 山上　滋春; Shigeharu Yamagami; 滋春山上
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: JP7377708B2

Abstract

To provide a power converter that can eliminate the need for a high voltage generation device that generates a high voltage individually required for plasma generation.SOLUTION: A power converter according to the present invention includes a power conversion device 1 that obtains predetermined power by power conversion processing, and a plasma generation device 10 that is connected to the power conversion device 1 and generates plasma. The power conversion device 1 drives the plasma generation device 10 by supplying the power required for generating the plasma within the predetermined power to the plasma generation device 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換器に関する。 The present invention relates to a power converter.

従来、プラズマアクチュエータによりプラズマを発生するためには、電極間に高電圧で且つ高周波の電力を供給する必要があった。プラズマアクチュエータに電力を供給するための高電圧発生装置は、一般的には昇圧回路を用いて個別に設けている。昇圧回路としては、トランスを介して一次側の低電圧を二次側に昇圧させるフライバック方式が知られている。 Conventionally, in order to generate plasma by a plasma actuator, it has been necessary to supply high voltage and high frequency power between electrodes. The high voltage generator for supplying electric power to the plasma actuator is generally provided individually by using a booster circuit. As a booster circuit, a flyback method is known in which a low voltage on the primary side is boosted to the secondary side via a transformer.

昇圧回路は、簡易な構成で部品点数が少ない分、安価に低電圧から高電圧を発生させることができる。 Since the booster circuit has a simple configuration and a small number of parts, it can generate a low voltage to a high voltage at low cost.

特開２０１６−１７１２３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-17123

しかしながら、昇圧回路は、電力効率が低く、効率向上や所望の交流波形や制御が必要な場合には、回路や制御方式が複雑になり、部品点数が増加する。また、要求する高電圧側の出力が増加すれば、トランス等が大きくなる。 However, the booster circuit has low power efficiency, and when efficiency improvement and desired AC waveform and control are required, the circuit and control method become complicated and the number of parts increases. Further, if the required output on the high voltage side increases, the transformer and the like become large.

また、プラズマを必要とする機器にとっては、プラズマを発生させる素子だけではなく、プラズマ発生に個別に必要な高電圧を発生させる高電圧発生装置（昇圧回路）が必要となる。このため、全体のサイズが増加してしまう。 Further, for a device that requires plasma, not only an element that generates plasma but also a high voltage generator (boost circuit) that generates a high voltage individually required for plasma generation is required. Therefore, the overall size increases.

そこで、本発明は、プラズマ発生に個別に必要な高電圧を発生させる高電圧発生装置を不要とすることできる電力変換器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power converter that can eliminate the need for a high voltage generator that generates a high voltage individually required for plasma generation.

本発明に係る電力変換器は、電力変換処理により所定の電力を得る電力変換装置と、電力変換装置に接続され、プラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備える。電力変換装置は、所定の電力の内の、プラズマを発生させるために必要な電力をプラズマ発生装置に供給してプラズマ発生装置を駆動する。 The power converter according to the present invention includes a power conversion device that obtains a predetermined power by a power conversion process, and a plasma generator that is connected to the power conversion device and generates plasma. The power conversion device drives the plasma generator by supplying the power required for generating the plasma within the predetermined power to the plasma generator.

本発明によれば、プラズマ発生に個別に必要であった昇圧回路等の高電圧発生装置を不要とすることができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the need for a high voltage generator such as a booster circuit, which is individually required for plasma generation.

本発明の第１の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る電力変換器の入力電圧、出力電圧、プラズマ発生装置に印加される電圧の波形のタイミングチャートである。It is a timing chart of the waveform of the input voltage, the output voltage, and the voltage applied to the plasma generator of the power converter according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る電力変換器の入力電圧、出力電圧、プラズマ発生装置に印加される電圧の波形のタイミングチャートである。It is a timing chart of the waveform of the input voltage, the output voltage, and the voltage applied to the plasma generator of the power converter according to the second embodiment of the present invention. プラズマ発生装置で発生するバリア放電の等価回路である。It is an equivalent circuit of the barrier discharge generated in the plasma generator. パッシェンの法則を示す図である。It is a figure which shows Paschen's law. 本発明の第３の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態の変形例に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on the modification of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態に係る電力変換器のプラズマアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the plasma actuator of the power converter which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第９の実施形態に係る電力変換器の各スイッチング素子の電圧及び電流を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the voltage and current of each switching element of the power converter which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第１０の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 10th Embodiment of this invention. 本発明の第１１の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter which concerns on 11th Embodiment of this invention.

以下、本発明を適用した実施形態に係る電力変換器について図面を参照して説明する。 Hereinafter, the power converter according to the embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態） (First Embodiment)

図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。電力変換器は、電力変換装置１と、プラズマ発生装置１０とを備える。プラズマ発生装置１０は、プラズマを発生させる。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter according to a first embodiment of the present invention. The power converter includes a power converter 1 and a plasma generator 10. The plasma generator 10 generates plasma.

電力変換装置１は、電力変換処理により所定の電力を得る。電力変換装置１は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ（コンバータ回路）からなり、直流電源Ｖｉｎの直流（ＤＣ）の入力電圧を昇圧変換して直流（ＤＣ）の出力電圧Ｖｏｕｔを負荷Ｒに出力する。電力変換装置１は、所定の電力の内の、プラズマを発生させるために必要な電力をプラズマ発生装置１０に供給してプラズマ発生装置１０を駆動する。 The power conversion device 1 obtains a predetermined power by the power conversion process. The power converter 1 comprises a boost-type DC-DC converter (converter circuit), boosts and converts the direct current (DC) input voltage of the direct current power supply Vin, and outputs the direct current (DC) output voltage Vout to the load R. .. The power conversion device 1 drives the plasma generator 10 by supplying the power required for generating the plasma within the predetermined power to the plasma generator 10.

電力変換装置１は、直流電源Ｖｉｎ、コイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、負荷Ｒを備える。直流電源Ｖｉｎの両端には、コイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路が接続される。コイルＬ１の両端には、プラズマ発生装置１０が並列に接続される。 The power conversion device 1 includes a DC power supply Vin, a coil L1, a switching element Q1, a diode D1, a capacitor C1, and a load R. A series circuit of the coil L1 and the switching element Q1 is connected to both ends of the DC power supply Vin. Plasma generators 10 are connected in parallel to both ends of the coil L1.

スイッチング素子Ｑ１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）からなる。図１に示すスイッチング素子Ｑ１は、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ドレインとソース間には、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との直列回路が接続される。コンデンサＣ１の両端には抵抗等の負荷Ｒが接続される。スイッチング素子Ｑ１のゲートには、図示しない制御回路から制御信号が印加され、スイッチング素子Ｑ１は、制御信号によりオンオフされる。 The switching element Q1 is composed of, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The switching element Q1 shown in FIG. 1 is composed of an n-channel MOSFET, and a series circuit of a diode D1 and a capacitor C1 is connected between the drain and the source. A load R such as a resistor is connected to both ends of the capacitor C1. A control signal is applied to the gate of the switching element Q1 from a control circuit (not shown), and the switching element Q1 is turned on and off by the control signal.

このように構成された第１の実施形態に係る電力変換器の動作を図２に示す各電圧の波形のタイミングチャートを参照しながら説明する。図２は、図1に示す電力変換器が動作し始めて安定したある時間帯の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧ＶｏｕｔとコイルＬ１及びプラズマ発生装置１０に印加される電圧を示す。 The operation of the power converter according to the first embodiment configured in this way will be described with reference to the timing chart of the waveform of each voltage shown in FIG. FIG. 2 shows an input voltage Vin, an output voltage Vout, a coil L1 and a voltage applied to the plasma generator 10 during a certain time period when the power converter shown in FIG. 1 starts to operate and is stable.

まず、時刻ｔ１において、スイッチング素子Ｑ１をオンすると、直流電源Ｖｉｎからの入力電圧がコイルＬ１に印加されてコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。次に、時刻ｔ２において、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、コイルＬ１に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１を介して負荷Ｒに供給される。ダイオードＤ１とコンデンサＣ１により整流平滑された出力電圧Ｖｏｕｔは、所定の直流電圧となる。 First, when the switching element Q1 is turned on at time t1, the input voltage from the DC power supply Vin is applied to the coil L1 and energy is stored in the coil L1. Next, when the switching element Q1 is turned off at time t2, the energy stored in the coil L1 is supplied to the load R via the diode D1. The output voltage Vout rectified and smoothed by the diode D1 and the capacitor C1 becomes a predetermined DC voltage.

出力電圧Ｖｏｕｔは、回路上の部品定数やスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比により可変することができる。コイルＬ１に発生する電圧は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフとは逆のタイミングで上下する。このとき、コイルＬ１に印加される電圧が正勾配時（立ち上がり時）、負勾配時（立ち下がり時）にプラズマ発生装置１０にも電圧が印加されてプラズマを発生させることができる。 The output voltage Vout can be changed by the component constant on the circuit and the on / off duty ratio of the switching element Q1. The voltage generated in the coil L1 fluctuates at the timing opposite to the on / off of the switching element Q1. At this time, when the voltage applied to the coil L1 has a positive gradient (at the time of rising) and when there is a negative gradient (at the time of falling), the voltage is also applied to the plasma generator 10 to generate plasma.

図２では、基本構造の一例としてコイルＬ１に印加される電圧をパルス形状で示した。回路方式や部品数、部品定数、導入位置によってプラズマ発生装置１０に正弦波や半波等プラズマ生成に所望の電圧波形を任意に変えることができる。 In FIG. 2, as an example of the basic structure, the voltage applied to the coil L1 is shown in a pulse shape. Depending on the circuit method, the number of parts, the number of parts, and the introduction position, the plasma generator 10 can arbitrarily change a desired voltage waveform for plasma generation such as a sine wave or a half wave.

（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態に係る電力変換器よれば、電力変換装置１から、所定の電力の内の、プラズマを発生させるために必要な電力がコイルＬ１に並列に接続されたプラズマ発生装置１０に供給される。このため、プラズマ発生に個別に必要であった昇圧回路等の高電圧発生装置を不要とすることができる。 (Effect of the first embodiment)
According to the power converter according to the first embodiment, the power converter 1 supplies the power required to generate plasma among the predetermined powers to the plasma generator 10 connected in parallel to the coil L1. Will be done. Therefore, it is possible to eliminate the need for a high voltage generator such as a booster circuit, which is individually required for plasma generation.

特に、ＥＶ（電気自動車）やＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）等の電動車に使用される電力変換器は、レイアウトサイズへの制約が多く、小型化の要求が高い。このため、電力変換とプラズマ発生を必要とするアプリケーションにおいては、サイズとのトレードオフを改善することができる。 In particular, power converters used in electric vehicles such as EVs (electric vehicles) and HEVs (hybrid electric vehicles) have many restrictions on the layout size, and there is a high demand for miniaturization. Therefore, in applications that require power conversion and plasma generation, the trade-off with size can be improved.

また、電力変換器が昇圧コンバータ回路からなることで、電力変換時に生じるパルス波や回路動作によって生じる電圧変化によって、プラズマを発生させることができる。 Further, since the power converter is composed of a boost converter circuit, plasma can be generated by a pulse wave generated during power conversion or a voltage change caused by circuit operation.

また、プラズマ発生装置１０を電力変換装置内のコイルＬ１と電気的に並列に接続することで、誘導性リアクタンスで時系列に変化するコイルＬ１に印加される電圧によって、プラズマを発生させることができる。 Further, by electrically connecting the plasma generator 10 to the coil L1 in the power conversion device in parallel, plasma can be generated by the voltage applied to the coil L1 which changes in time series due to the inductive reactance. ..

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１の電力変換器は、コイルＬ１の両端に並列にプラズマ発生装置１０を接続した。これに対して、図３の電力変換器は、スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間に並列にプラズマ発生装置１０を接続した。図３のその他の構成は、図１の構成と同じである。 (Second embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a power converter according to a second embodiment of the present invention. In the power converter of FIG. 1, a plasma generator 10 is connected in parallel to both ends of the coil L1. On the other hand, in the power converter of FIG. 3, the plasma generator 10 is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q1. The other configurations of FIG. 3 are the same as the configurations of FIG.

スイッチング素子Ｑ１は、所定の電力の内の、プラズマを発生させるために必要な電力をプラズマ発生装置１０に供給する。 The switching element Q1 supplies the plasma generator 10 with the electric power required to generate the plasma within the predetermined electric power.

このように構成された第２の実施形態に係る電力変換器の動作を図４に示す各電圧の波形のタイミングチャートを参照しながら説明する。図４は、図３に示す電力変換器が動作し始めて安定したある時間帯の入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとスイッチング素子Ｑ１及びプラズマ発生装置１０に印加される電圧を示す。 The operation of the power converter according to the second embodiment configured in this way will be described with reference to the timing chart of the waveform of each voltage shown in FIG. FIG. 4 shows the input voltage Vin, the output voltage Vout, the switching element Q1 and the voltage applied to the plasma generator 10 during a certain time period when the power converter shown in FIG. 3 starts to operate and is stable.

まず、時刻ｔ１１において、スイッチング素子Ｑ１をオンすると、スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間に印加される電圧は、略０Ｖとなる。このとき、直流電源Ｖｉｎからの入力電圧がコイルＬ１に印加されてコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。 First, when the switching element Q1 is turned on at time t11, the voltage applied between the drain and the source of the switching element Q1 becomes approximately 0V. At this time, the input voltage from the DC power supply Vin is applied to the coil L1 and energy is stored in the coil L1.

次に、時刻ｔ１２において、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、コイルＬ１に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１を介して負荷Ｒに供給される。スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間に印加される電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔまで上昇する。 Next, when the switching element Q1 is turned off at time t12, the energy stored in the coil L1 is supplied to the load R via the diode D1. The voltage applied between the drain and the source of the switching element Q1 rises to the output voltage Vout.

プラズマ発生装置１０は、スイッチング素子Ｑ１と並列に接続されているので、スイッチング素子Ｑ１のオンオフのタイミングと同期してプラズマ発生装置１０に電圧が印加される。このため、プラズマ発生装置１０でプラズマを発生させることができる。 Since the plasma generator 10 is connected in parallel with the switching element Q1, a voltage is applied to the plasma generator 10 in synchronization with the on / off timing of the switching element Q1. Therefore, the plasma generator 10 can generate plasma.

電力変換装置の動作時に回路上の電気的な寄生成分によってスイッチング素子Ｑ１に生じるサージ電圧は、スイッチング素子Ｑ１の寿命を縮めたり、破壊されたりしてしまう。プラズマ発生装置１０をスイッチング素子Ｑ１と並列に接続することで、サージ電圧が放電開始電圧を超えると、サージ電圧によるエネルギーをプラズマ発生の消費に利用することができる。このため、スイッチング素子Ｑ１の保護とプラズマ発生を行うことができ、好適に使用することができる。 The surge voltage generated in the switching element Q1 by the electrical parasitic component on the circuit during the operation of the power conversion device shortens the life of the switching element Q1 or destroys it. By connecting the plasma generator 10 in parallel with the switching element Q1, when the surge voltage exceeds the discharge start voltage, the energy due to the surge voltage can be used for the consumption of plasma generation. Therefore, the switching element Q1 can be protected and plasma can be generated, and the switching element Q1 can be preferably used.

プラズマ発生装置１０が誘電体バリア放電現象を用いた構造である場合には、プラズマ放電時には誘電体の静電容量がデカップリングコンデンサの役目を担うことができる。 When the plasma generator 10 has a structure using the dielectric barrier discharge phenomenon, the capacitance of the dielectric can play the role of a decoupling capacitor during plasma discharge.

図５は、プラズマ発生装置１０で発生するバリア放電の等価回路である。バリア放電の等価回路は、電源の両端に誘電体の静電容量Ｃｄと空気ギャップ間の静電容量Ｃｇとの直列回路が接続される。静電容量Ｃｇの両端には、極性が逆に接続されたツェナーダイオードＺ１とツェナーダイオードＺ２との直列回路が接続されている。ツェナーダイオードＺ１とツェナーダイオードＺ２とで放電部を構成している。 FIG. 5 is an equivalent circuit of the barrier discharge generated by the plasma generator 10. In the barrier discharge equivalent circuit, a series circuit of the capacitance Cd of the dielectric and the capacitance Cg between the air gaps is connected to both ends of the power supply. A series circuit of a Zener diode Z1 and a Zener diode Z2 having opposite polarities is connected to both ends of the capacitance Cg. The Zener diode Z1 and the Zener diode Z2 form a discharge portion.

放電部は、一定の電圧を超えると、通電するツェナーダイオードと模擬的に表すことができる。このため、放電が開始されると、電源の両端の静電容量は、誘電体の静電容量Ｃｄのみとなり、スイッチング素子Ｑ１と並列に接続されると、放電部をコンデンサとして振る舞うことができる。 The discharge unit can be simulated as a Zener diode that is energized when a certain voltage is exceeded. Therefore, when the discharge is started, the capacitance at both ends of the power supply is only the capacitance Cd of the dielectric, and when connected in parallel with the switching element Q1, the discharge portion can behave as a capacitor.

誘電体バリア放電においては、プラズマ開始電圧は、パッシェンの法則を目安にすることができる。図６は、パッシェンの法則を示す図であり、気圧と放電ギャップ距離の積と放電開始電圧との関係を示している。ギャップが短いほど、放電開始電圧が低く、空気の大気圧上では、数百ボルトから放電されることを計算及び実験でも導かれている。比較的低電圧の電力変換器においてもプラズマ発生装置１０の放電部のギャップ距離や誘電体バリア放電では、誘電体の厚みや誘電率等で低電圧にすることができる。 In dielectric barrier discharge, the plasma starting voltage can be based on Paschen's law. FIG. 6 is a diagram showing Paschen's law, showing the relationship between the product of the atmospheric pressure and the discharge gap distance and the discharge start voltage. Calculations and experiments have shown that the shorter the gap, the lower the discharge starting voltage, and the discharge is from several hundred volts on the atmospheric pressure of air. Even in a power converter having a relatively low voltage, the voltage can be lowered by the thickness of the dielectric, the dielectric constant, etc. in the gap distance of the discharge portion of the plasma generator 10 and the dielectric barrier discharge.

（第２の実施形態の効果）
第２の実施形態に係る電力変換器よれば、電力変換装置１から、所定の電力の内の、プラズマを発生させるために必要な電力がスイッチング素子Ｑ１に並列に接続されたプラズマ発生装置１０に供給される。このため、プラズマ発生に個別に必要であった昇圧回路等の高電圧発生装置を不要とすることができる。 (Effect of the second embodiment)
According to the power converter according to the second embodiment, from the power converter 1, the power required to generate plasma among the predetermined power is connected to the plasma generator 10 in parallel with the switching element Q1. Be supplied. Therefore, it is possible to eliminate the need for a high voltage generator such as a booster circuit, which is individually required for plasma generation.

また、プラズマ発生装置１０を電力変換装置内の半導体素子であるスイッチング素子Ｑ１と電気的に並列に接続されることで、電力変換に必要な半導体素子のオンオフのスイッチングに応じてプラズマ発生装置１０に電圧変化が生じる。これにより、プラズマを発生させることができる。 Further, by electrically connecting the plasma generator 10 to the switching element Q1 which is a semiconductor element in the power conversion device in parallel, the plasma generator 10 can be connected to the plasma generator 10 according to the on / off switching of the semiconductor element required for power conversion. A voltage change occurs. As a result, plasma can be generated.

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図７の電力変換器は、スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間にスナバコンデンサＣ２が並列に接続されている。スナバコンデンサＣ２は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより発生するリンギングを抑制する。スナバコンデンサＣ２には並列にプラズマ発生装置１０が接続されている。 (Third Embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a power converter according to a third embodiment of the present invention. In the power converter of FIG. 7, a snubber capacitor C2 is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q1. The snubber capacitor C2 suppresses ringing generated by turning on / off the switching element Q1. A plasma generator 10 is connected in parallel to the snubber capacitor C2.

（第３の実施形態の効果）
第３の実施形態に係る電力変換器によれば、スナバコンデンサＣ２に蓄積された電荷によりスイッチング素子Ｑ１のオンオフにより発生するリンギングを抑制することができる。また、スナバコンデンサＣ２に蓄積された電荷によりプラズマ発生装置１０が駆動してプラズマを発生することができる。 (Effect of the third embodiment)
According to the power converter according to the third embodiment, the ringing generated by turning on / off the switching element Q1 can be suppressed by the electric charge accumulated in the snubber capacitor C2. Further, the plasma generator 10 can be driven by the electric charge accumulated in the snubber capacitor C2 to generate plasma.

また、プラズマ発生装置１０を電力変換装置内のスナバコンデンサＣ２と電気的に並列に接続することで、容量性リアクタンスで時系列に変化するコンデンサＣ２に印加される電圧によって、プラズマを発生させることができる。 Further, by electrically connecting the plasma generator 10 to the snubber capacitor C2 in the power conversion device in parallel, plasma can be generated by the voltage applied to the capacitor C2 which changes in time series due to the capacitive reactance. can.

（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図８の電力変換器は、コイルＬ１の両端に並列にプラズマ発生装置１０ａを接続し、スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間に並列にプラズマ発生装置１０ｂを接続した。即ち、図８の電力変換器は、図１の電力変換器の構成と図３の電力変換器の構成とを組み合わせている。 (Fourth Embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a power converter according to a fourth embodiment of the present invention. In the power converter of FIG. 8, a plasma generator 10a is connected in parallel to both ends of the coil L1, and a plasma generator 10b is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q1. That is, the power converter of FIG. 8 combines the configuration of the power converter of FIG. 1 and the configuration of the power converter of FIG.

プラズマ発生装置１０ａをコイルＬ１と並列に接続することで、コイルＬ１に印加される電圧によって、プラズマ発生装置１０ａによりプラズマを発生させることができる。また、プラズマ発生装置１０ｂをスイッチング素子Ｑ１と並列に接続することで、スイッチング素子Ｑ１に印加される電圧によって、プラズマ発生装置１０ｂによりプラズマを発生させることができる。 By connecting the plasma generator 10a in parallel with the coil L1, the plasma can be generated by the plasma generator 10a by the voltage applied to the coil L1. Further, by connecting the plasma generator 10b in parallel with the switching element Q1, the plasma generator 10b can generate plasma by the voltage applied to the switching element Q1.

この場合、プラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂとは、電圧変化のタイミングが異なり、プラズマが発生するタイミングが異なる。このため、プラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂとは、交互にプラズマを発生させることができる。 In this case, the timing of the voltage change is different between the plasma generator 10a and the plasma generator 10b, and the timing at which the plasma is generated is different. Therefore, the plasma generator 10a and the plasma generator 10b can alternately generate plasma.

また、図９に示すように、電力変換器は、コイルＬ１の両端に並列にプラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂを接続しても良い。この場合、プラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂとは、プラズマが発生するタイミングが同じとなり、同時にプラズマを発生させることができる。あるいは、電力変換器は、図示していないが、スイッチング素子Ｑ１の両端に並列にプラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂを接続しても良い。 Further, as shown in FIG. 9, the power converter may connect the plasma generator 10a and the plasma generator 10b in parallel at both ends of the coil L1. In this case, the plasma generator 10a and the plasma generator 10b can generate plasma at the same timing and can generate plasma at the same time. Alternatively, although not shown, the power converter may be connected to both ends of the switching element Q1 in parallel with the plasma generator 10a and the plasma generator 10b.

（第４の実施形態の効果）
第４の実施形態に係る電力変換器によれば、プラズマ発生装置１０ａとプラズマ発生装置１０ｂとでプラズマを発生させることができる。 (Effect of Fourth Embodiment)
According to the power converter according to the fourth embodiment, plasma can be generated by the plasma generator 10a and the plasma generator 10b.

（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１０の電力変換器は、コイルＬ１（一次巻線）とコイルＬ２（二次巻線）とが磁気コアで電磁的に結合する昇圧部としてのトランスＴを備えている。コイルＬ１とコイルＬ２の●は、コイルの巻き始めを表し、コイルＬ１とコイルＬ２とは、逆相に巻回されている。コイルＬ２の両端にはプラズマ発生装置１０が並列に接続されている。 (Fifth Embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a power converter according to a fifth embodiment of the present invention. The power converter of FIG. 10 includes a transformer T as a boosting unit in which the coil L1 (primary winding) and the coil L2 (secondary winding) are electromagnetically coupled by a magnetic core. ● of the coil L1 and the coil L2 represents the winding start of the coil, and the coil L1 and the coil L2 are wound in opposite phases. Plasma generators 10 are connected in parallel to both ends of the coil L2.

コイルＬ１の巻数ｎ１よりもコイルＬ２の巻数ｎ２の方が多い。このため、コイルＬ１の両端に発生する電圧よりもコイルＬ２の両端に発生する電圧が大きい。即ち、コイルＬ１の両端に発生する電圧が昇圧されて、コイルＬ２の両端に高電圧が発生し、高電圧がプラズマ発生装置１０に印加される。 The number of turns n2 of the coil L2 is larger than the number of turns n1 of the coil L1. Therefore, the voltage generated at both ends of the coil L2 is larger than the voltage generated at both ends of the coil L1. That is, the voltage generated at both ends of the coil L1 is boosted, a high voltage is generated at both ends of the coil L2, and the high voltage is applied to the plasma generator 10.

（第５の実施形態の効果）
第５の実施形態に係る電力変換器によれば、電力変換装置１のトランスＴを用いて二次巻線側に高電圧を発生させ、高電圧をプラズマ発生装置１０に印加することでプラズマ発生装置１０によりプラズマを発生させることができる。 (Effect of Fifth Embodiment)
According to the power converter according to the fifth embodiment, the transformer T of the power converter 1 is used to generate a high voltage on the secondary winding side, and the high voltage is applied to the plasma generator 10 to generate plasma. The device 10 can generate plasma.

（第６の実施形態）
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１１の電力変換器は、図１０に示すトランスＴと同一構成のトランスＴを備えている。コイルＬ２の両端にはプラズマ発生装置１０ａが並列に接続されている。 (Sixth Embodiment)
FIG. 11 is a circuit diagram showing a power converter according to a sixth embodiment of the present invention. The power converter of FIG. 11 includes a transformer T having the same configuration as the transformer T shown in FIG. Plasma generators 10a are connected in parallel to both ends of the coil L2.

また、スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間には、並列にプラズマ発生装置１０ｂが接続されている。 Further, a plasma generator 10b is connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q1.

（第６の実施形態の効果）
第６の実施形態に係る電力変換器によれば、電力変換装置１のトランスＴを用いて二次巻線側に高電圧を発生させ、高電圧をプラズマ発生装置１０ａに印加することでプラズマ発生装置１０ａによりプラズマを発生させることができる。 (Effect of the sixth embodiment)
According to the power converter according to the sixth embodiment, the transformer T of the power converter 1 is used to generate a high voltage on the secondary winding side, and the high voltage is applied to the plasma generator 10a to generate plasma. Plasma can be generated by the device 10a.

また、プラズマ発生装置１０ｂをスイッチング素子Ｑ１と並列に接続することで、スイッチング素子Ｑ１に印加される電圧によって、プラズマ発生装置１０ｂによりプラズマを発生させることができる。 Further, by connecting the plasma generator 10b in parallel with the switching element Q1, the plasma generator 10b can generate plasma by the voltage applied to the switching element Q1.

（第７の実施形態）
図１２は、第７の実施形態に係る電力変換器のプラズマアクチュエータの断面図である。図１〜図１１に示したプラズマ発生装置は、図１２に示すプラズマアクチュエータ１７からなる。プラズマアクチュエータ１７は、図１２に示すように、誘電体１４と、誘電体１４の上面に配置された上部電極１２と、誘電体１４の下面に配置された下部電極１３と、上部電極１２と下部電極１３とに高電圧を印加する電源装置１５とを備える。 (7th Embodiment)
FIG. 12 is a cross-sectional view of the plasma actuator of the power converter according to the seventh embodiment. The plasma generator shown in FIGS. 1 to 11 includes the plasma actuator 17 shown in FIG. As shown in FIG. 12, the plasma actuator 17 includes a dielectric 14, an upper electrode 12 arranged on the upper surface of the dielectric 14, a lower electrode 13 arranged on the lower surface of the dielectric 14, and an upper electrode 12 and a lower portion. A power supply device 15 for applying a high voltage to the electrodes 13 is provided.

上部電極１２と下部電極１３は、銅、アルミニウム、又は鉄等の金属材料から構成される。誘電体１４は、所定の絶縁材料から構成される。特に、絶縁材料としては、高電圧に対する耐性及び高絶縁性の観点からポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、又はナイロンを採用することが好ましい。電源装置１５は、交流電源により構成される。即ち、電源装置１５がプラズマアクチュエータ１７の上部電極１２と下部電極１３とに高電圧の交流電圧を印加することで、上部電極１２からＸ軸正方向にプラズマ雰囲気１６を発生させる。 The upper electrode 12 and the lower electrode 13 are made of a metal material such as copper, aluminum, or iron. The dielectric 14 is made of a predetermined insulating material. In particular, as the insulating material, it is preferable to use polytetrafluoroethylene, polyimide, or nylon from the viewpoint of resistance to high voltage and high insulation. The power supply device 15 is composed of an AC power supply. That is, the power supply device 15 applies a high voltage AC voltage to the upper electrode 12 and the lower electrode 13 of the plasma actuator 17, so that the plasma atmosphere 16 is generated from the upper electrode 12 in the positive direction of the X-axis.

（第７の実施形態の効果）
第７の実施形態に係る電力変換器によれば、プラズマ発生装置がプラズマアクチュエータ１７であることで、プラズマによる電離によりイオンと電子が発生する。電界によりイオンと電子が加速され、Ｘ軸正方向に沿って流れる誘起流と呼ばれるジェットを発生させることができる。これにより、空気等の流体を制御したり、所望の箇所にジェットを当てたりすることができる。 (Effect of Seventh Embodiment)
According to the power converter according to the seventh embodiment, since the plasma generator is the plasma actuator 17, ions and electrons are generated by ionization by the plasma. Ions and electrons are accelerated by the electric field, and a jet called an induced flow that flows along the positive direction of the X-axis can be generated. This makes it possible to control a fluid such as air and hit a jet at a desired location.

プラズマアクチュエータ１７の誘起流を発生させる最適な周波数は、数ｋＨｚ〜１０数ｋＨｚ程度とされている。ＭＨｚ級のナノパルス（ｎｓオーダー）で、プラズマアクチュエータ１７を動作させる場合には衝撃波を発生させることができる。これにより、気体の圧力分布を変えることができるので、誘起流の流れを制御することができる。 The optimum frequency for generating the induced flow of the plasma actuator 17 is about several kHz to several several kHz. When operating the plasma actuator 17 with MHz class nanopulses (ns order), a shock wave can be generated. As a result, the pressure distribution of the gas can be changed, so that the flow of the induced flow can be controlled.

また、プラズマアクチュエータ１７が空冷システムからなり、プラズマアクチュエータ１７が電力変換装置の電力変換によって発生する発熱を冷却するので、電力変換装置が温度上昇しない。このため、電力変換装置は、停止することなく、連続動作させることができる。 Further, since the plasma actuator 17 is composed of an air cooling system and the plasma actuator 17 cools the heat generated by the power conversion of the power conversion device, the temperature of the power conversion device does not rise. Therefore, the power conversion device can be continuously operated without stopping.

電力変換装置が自然空冷であれば、ファン等の可動品がなくても風の流れを発生させ強制空冷できるので、自己冷却できる。冷却システムにファンやフィンがある場合には、ファンの流れをアシストする形で冷却性能を向上させることができる。 If the power converter is naturally air-cooled, it can be self-cooled because it can generate wind flow and force air-cooling without moving objects such as fans. If the cooling system has fans or fins, the cooling performance can be improved by assisting the flow of the fans.

また、動作モードにより電力変換装置の出力が上がるに比例して発熱量も増加するが、出力が増加するとプラズマ発生装置へ供給できる電力も増やすことができる。このため、プラズマアクチュエータ１７を冷却に用いる場合には、出力に追従して冷却性能を好適に向上させることができる。プラズマアクチュエータ１７による冷却は、回路を構成する部品に直接、当てても良いし、冷却フィンの周りの熱伝達向上に使用しても効果を発揮することができる。プラズマアクチュエータ１７は、一つの回路部品に複数設けていても良いし、複数の回路部品に複数設けていても良い。プラズマアクチュエータ１７を複数設ける場合には、プラズマアクチュエータ１７から誘起されるジェットは、一方向でなく、多方向でもよい。 Further, the amount of heat generated increases in proportion to the increase in the output of the power converter depending on the operation mode, but when the output increases, the power that can be supplied to the plasma generator can also be increased. Therefore, when the plasma actuator 17 is used for cooling, the cooling performance can be suitably improved by following the output. The cooling by the plasma actuator 17 may be directly applied to the components constituting the circuit, or may be used to improve the heat transfer around the cooling fins. A plurality of plasma actuators 17 may be provided in one circuit component, or a plurality of plasma actuators 17 may be provided in a plurality of circuit components. When a plurality of plasma actuators 17 are provided, the jet induced from the plasma actuators 17 may be in multiple directions instead of one direction.

（第８の実施形態）
図１３は、本発明の第８の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。電力変換器は、コイルＬ１の両端に、プラズマ発生装置１０とスイッチ２１の直列回路が並列に接続される。スイッチ２１は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチからなる。スイッチオンオフ制御部２２は、スイッチ２１をオンオフさせる。 (8th Embodiment)
FIG. 13 is a circuit diagram showing a power converter according to an eighth embodiment of the present invention. In the power converter, a series circuit of the plasma generator 10 and the switch 21 is connected in parallel at both ends of the coil L1. The switch 21 is composed of a semiconductor switch such as a MOSFET or an IGBT. The switch on / off control unit 22 turns the switch 21 on and off.

（第８の実施形態の効果）
第８の実施形態に係る電力変換器によれば、スイッチオンオフ制御部２２がスイッチ２１を所望のタイミングでオンオフさせるので、コイルＬ１からプラズマ発生装置１０に間欠的に（バースト動作）電力が供給される。このため、プラズマ発生装置１０は、間欠的にプラズマを発生させることができる。 (Effect of Eighth Embodiment)
According to the power converter according to the eighth embodiment, since the switch on / off control unit 22 turns the switch 21 on / off at a desired timing, power is intermittently (burst operation) supplied from the coil L1 to the plasma generator 10. NS. Therefore, the plasma generator 10 can generate plasma intermittently.

（第９の実施形態）
図１４は、本発明の第９の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１では、電力変換装置がブーストコンバータ回路である例を示した。図１４では、電力変換装置が、共振現象を利用したＬＬＣ共振コンバータである例を示す。図１４に示す電力変換装置は、ＬＬＣ共振コンバータと、プラズマ発生装置１０とで構成される。 (9th Embodiment)
FIG. 14 is a circuit diagram showing a power converter according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example in which the power converter is a boost converter circuit. FIG. 14 shows an example in which the power conversion device is an LLC resonance converter utilizing a resonance phenomenon. The power conversion device shown in FIG. 14 includes an LLC resonance converter and a plasma generator 10.

図１４に示すＬＬＣ共振コンバータにおいて、直流電源Ｖｉｎの両端にスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは図示しない制御回路からの制御信号が各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに印加されることにより交互にオンオフする。 In the LLC resonance converter shown in FIG. 14, a series circuit of the switching element Q1 and the switching element Q2 is connected to both ends of the DC power supply Vin. The switching element Q1 and the switching element Q2 are alternately turned on and off by applying a control signal from a control circuit (not shown) to the gates of the switching elements Q1 and Q2.

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは、ＭＯＳＦＥＴらかなる。スイッチング素子Ｑ１のドレインとソース間にはダイオードＤ２とコンデンサＣ２とが並列に接続される。スイッチング素子Ｑ２のドレインとソース間にはダイオードＤ３とコンデンサＣ３とが並列に接続される。ダイオードＤ２，Ｄ３は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の寄生ダイオードでも良い。コンデンサＣ２，Ｃ３は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の寄生容量でも良い。 The switching element Q1 and the switching element Q2 are MOSFETs. A diode D2 and a capacitor C2 are connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q1. A diode D3 and a capacitor C3 are connected in parallel between the drain and the source of the switching element Q2. The diodes D2 and D3 may be parasitic diodes of the switching elements Q1 and Q2. The capacitors C2 and C3 may be the parasitic capacitances of the switching elements Q1 and Q2.

スイッチング素子Ｑ１のソースとスイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続端と直流電源Ｖｉｎの負極との間には、共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとトランスＴの励磁インダクタンスＬｍとの直列回路が接続されている。トランスＴは、互いに電磁結合する一次巻線Ｐ１（巻数ｎ１）と第１の二次巻線Ｓ１（巻数ｎ２）と第２の二次巻線Ｓ２（巻数ｎ３）とを有する。共振リアクトルＬｒは、トランスＴの一次巻線Ｐ１と第１及び第２の二次巻線Ｓ１，Ｓ２の相互間のリーケージインダクタンスからなる。共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒと励磁インダクタンスＬｍとは、ＬＬＣ共振回路を構成する。 A series circuit of the resonance capacitor Cr, the resonance reactor Lr, and the exciting inductance Lm of the transformer T is connected between the connection end between the source of the switching element Q1 and the drain of the switching element Q2 and the negative electrode of the DC power supply Vin. .. The transformer T has a primary winding P1 (number of turns n1), a first secondary winding S1 (number of turns n2), and a second secondary winding S2 (number of turns n3) that are electromagnetically coupled to each other. The resonance reactor Lr is composed of a leakage inductance between the primary winding P1 of the transformer T and the first and second secondary windings S1 and S2. The resonance capacitor Cr, the resonance reactor Lr, and the exciting inductance Lm form an LLC resonance circuit.

共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとの直列回路の両端には、プラズマ発生装置１０が接続されている。第１の二次巻線Ｓ１の一端にはダイオードＤ４のアノードが接続され、第２の二次巻線Ｓ２の一端にはダイオードＤ５のアノードが接続されている。ダイオードＤ４のカソードとダイオードＤ５のカソードは、コンデンサＣ４の一端に接続されている。コンデンサＣ４の他端は、第１の二次巻線Ｓ１の他端と第２の二次巻線Ｓ２の他端との接続端に接続されている。コンデンサＣ４の両端から出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。 A plasma generator 10 is connected to both ends of a series circuit of the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr. The anode of the diode D4 is connected to one end of the first secondary winding S1, and the anode of the diode D5 is connected to one end of the second secondary winding S2. The cathode of the diode D4 and the cathode of the diode D5 are connected to one end of the capacitor C4. The other end of the capacitor C4 is connected to the connection end between the other end of the first secondary winding S1 and the other end of the second secondary winding S2. The output voltage Vout is output from both ends of the capacitor C4.

次にこのように構成された電力変換器の動作を、図１５に示す各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のタイミングチャートを参照しながら説明する。図１５において、Ｑ１ｖ，Ｑ２ｖは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のドレインとソース間の電圧を示す。Ｑ１ｉ，Ｑ２ｉは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のドレインとソース間に流れる電流を示す。 Next, the operation of the power converter configured in this way will be described with reference to the timing charts of the switching elements Q1 and Q2 shown in FIG. In FIG. 15, Q1v and Q2v indicate the voltage between the drain and the source of the switching elements Q1 and Q2. Q1i and Q2i indicate the currents flowing between the drain and the source of the switching elements Q1 and Q2.

まず、時刻ｔ０において、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、Ｖｉｎ正極→Ｑ１→Ｃｒ→Ｌｒ→Ｌｍ→Ｖｉｎ負極の経路で電流Ｑ１ｉが流れる。二次側では、Ｓ１→Ｄ４→Ｃ４→Ｓ１の経路で電流が流れる。このとき、共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとが共振し、電流Ｑ１ｉが正弦波状に共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとに流れる。時刻ｔ０から時刻ｔ２１では、電流Ｑ１ｉが上昇し、ｄＱ１ｉ／ｄｔが大きく変動する。即ち、共振現象による瞬間的な高電圧が発生する。 First, when the switching element Q1 is turned on at time t0, the current Q1i flows in the path of Vin positive electrode → Q1 → Cr → Lr → Lm → Vin negative electrode. On the secondary side, current flows in the path of S1 → D4 → C4 → S1. At this time, the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr resonate, and the current Q1i flows through the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr in a sinusoidal manner. From time t0 to time t21, the current Q1i rises and dQ1i / dt fluctuates greatly. That is, a momentary high voltage is generated due to the resonance phenomenon.

次に、時刻ｔ２５において、スイッチング素子Ｑ２がオンすると、Ｌｍ→Ｌｒ→Ｃｒ→Ｑ２→Ｌｍの経路で電流Ｑ２ｉが流れる。二次側では、Ｓ２→Ｄ５→Ｃ４→Ｓ２の経路で電流が流れる。このとき、共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとが共振し、電流Ｑ２ｉが正弦波状に共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとに流れる。時刻ｔ２５から時刻ｔ２６では、電流Ｑ２ｉが上昇し、ｄＱ２ｉ／ｄｔが大きく変動する。即ち、共振現象による瞬間的な高電圧が発生する。 Next, when the switching element Q2 is turned on at time t25, the current Q2i flows in the path of Lm → Lr → Cr → Q2 → Lm. On the secondary side, current flows in the path of S2 → D5 → C4 → S2. At this time, the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr resonate, and the current Q2i flows through the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr in a sinusoidal manner. From time t25 to time t26, the current Q2i rises and dQ2i / dt fluctuates greatly. That is, a momentary high voltage is generated due to the resonance phenomenon.

（第９の実施形態の効果）
第９の実施形態に係る電力変換器によれば、電圧が変動する回路部品である共振コンデンサＣｒと共振リアクトルＬｒとの直列回路と並列にプラズマ発生装置１０を接続することで、共振現象による瞬間的な高電圧がプラズマ発生装置１０に印加される。これにより、プラズマ発生装置１０によりプラズマをより発生しやすくすることができる。 (Effect of 9th Embodiment)
According to the power converter according to the ninth embodiment, by connecting the plasma generator 10 in parallel with the series circuit of the resonance capacitor Cr and the resonance reactor Lr, which are circuit components whose voltage fluctuates, the moment due to the resonance phenomenon High voltage is applied to the plasma generator 10. As a result, the plasma generator 10 can more easily generate plasma.

また、高電圧化と電力変換装置の高効率化、さらに冷却に適した電力変換器として効果を発揮することができる。 In addition, it can be effective as a power converter suitable for high voltage, high efficiency of the power converter, and cooling.

（第１０の実施形態）
図１６は、本発明の第１０の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１６に示す電力変換器は、３相インバータ回路と、６つのプラズマ発生装置１０ａ〜１０ｆとを備えている。 (10th Embodiment)
FIG. 16 is a circuit diagram showing a power converter according to a tenth embodiment of the present invention. The power converter shown in FIG. 16 includes a three-phase inverter circuit and six plasma generators 10a to 10f.

３相インバータ回路は、直流電源Ｖｉｎの直流電圧を交流電圧に変換して交流電圧を３相モータ２４に供給する。３相インバータ回路は、直流電源Ｖｉｎの両端には、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との直列回路と、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との直列回路と、スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との直列回路とが接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等からなる。 The three-phase inverter circuit converts the DC voltage of the DC power supply Vin into an AC voltage and supplies the AC voltage to the three-phase motor 24. The three-phase inverter circuit has a series circuit of a switching element Q1 and a switching element Q2, a series circuit of a switching element Q3 and a switching element Q4, and a series of a switching element Q5 and a switching element Q6 at both ends of a DC power supply Vin. The circuit is connected. The switching elements Q1 to Q6 are made of MOSFET, IGBT, or the like.

６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の内、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のいずれかの一相は、上アームのスイッチング素子Ｑ１又はＱ３又はＱ５をオンする。また、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の他の一相は、下アームのスイッチング素子Ｑ２又はＱ４又はＱ６をオンし、残りの相は、スイッチング素子を上下アームともにオフさせる。どの相のスイッチング素子も、直流電源Ｖｉｎの正極と負極（グランド側）にそれぞれ１２０°の期間はオンし、６０°の期間はオフする。 Of the six switching elements Q1 to Q6, one of the U phase, V phase, and W phase turns on the switching element Q1 or Q3 or Q5 of the upper arm. Further, the other one phase of the U phase, the V phase and the W phase turns on the switching element Q2 or Q4 or Q6 of the lower arm, and the remaining phase turns off the switching element together with the upper and lower arms. In each phase of the switching element, the positive electrode and the negative electrode (ground side) of the DC power supply Vin are turned on for a period of 120 ° and turned off for a period of 60 °, respectively.

スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続端にはモータ２４のコイル２５ａの一端が接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続端にはコイル２５ｂの一端が接続されている。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続端にはコイル２５ｃの一端が接続されている。コイル２５ａの他端とコイル２５ｂの他端とコイル２５ｃの他端とは、共通に接続されている。 One end of the coil 25a of the motor 24 is connected to the connection end between the switching element Q5 and the switching element Q6. One end of the coil 25b is connected to the connection end between the switching element Q3 and the switching element Q4. One end of the coil 25c is connected to the connection end between the switching element Q1 and the switching element Q2. The other end of the coil 25a, the other end of the coil 25b, and the other end of the coil 25c are commonly connected.

スイッチング素子Ｑ１の両端に並列にプラズマ発生装置１０ａが接続され、スイッチング素子Ｑ２の両端に並列にプラズマ発生装置１０ｂが接続されている。スイッチング素子Ｑ３の両端に並列にプラズマ発生装置１０ｃが接続され、スイッチング素子Ｑ４の両端に並列にプラズマ発生装置１０ｄが接続されている。スイッチング素子Ｑ５の両端に並列にプラズマ発生装置１０ｅが接続され、スイッチング素子Ｑ６の両端に並列にプラズマ発生装置１０ｆが接続されている。 A plasma generator 10a is connected in parallel to both ends of the switching element Q1, and a plasma generator 10b is connected in parallel to both ends of the switching element Q2. A plasma generator 10c is connected in parallel to both ends of the switching element Q3, and a plasma generator 10d is connected in parallel to both ends of the switching element Q4. A plasma generator 10e is connected in parallel to both ends of the switching element Q5, and a plasma generator 10f is connected in parallel to both ends of the switching element Q6.

（第１０の実施形態の効果）
第１０の実施形態に係る電力変換器によれば、３相インバータ回路のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の両端に並列にプラズマ発生装置１０ａ〜１０ｆが接続されている。このため、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に印加される交流電圧の変動に応じて、プラズマ発生装置１０ａ〜１０ｆにも交流電圧が発生し、電圧が所望の放電開始電圧を越えると、プラズマ発生装置１０ａ〜１０ｆによりプラズマを発生させることができる。 (Effect of the tenth embodiment)
According to the power converter according to the tenth embodiment, the plasma generators 10a to 10f are connected in parallel to both ends of the switching elements Q1 to Q6 of the three-phase inverter circuit. Therefore, an AC voltage is also generated in the plasma generators 10a to 10f according to the fluctuation of the AC voltage applied to the switching elements Q1 to Q6, and when the voltage exceeds the desired discharge start voltage, the plasma generators 10a to 10a to Plasma can be generated by 10f.

また、大出力のインバータ回路では、ｋＨｚ級で動作するものが多い。このため、プラズマアクチュエータを用いた場合に誘起流の生成に好適に用いることができる。 In addition, many high-output inverter circuits operate in the kHz class. Therefore, when a plasma actuator is used, it can be suitably used for generating an induced flow.

また、プラズマ発生装置を単体又は複数設けても良く、各アームのスイッチング素子はオンオフするタイミングが異なるので、プラズマ発生装置の動作タイミングを恣意的にずらすことができる。このため、新たな制御を用いることなく、プラズマ発生を制御することができる。 Further, the plasma generator may be provided as a single unit or a plurality of plasma generators, and since the switching elements of each arm are turned on and off at different timings, the operation timing of the plasma generator can be arbitrarily shifted. Therefore, plasma generation can be controlled without using new control.

（第１１の実施形態）
図１７は、本発明の第１１の実施形態に係る電力変換器を示す回路図である。図１７に示す電力変換器は、３相インバータ回路のＵＶＷ相の２つの相間にプラズマ発生装置を接続したことを特徴とする。 (11th Embodiment)
FIG. 17 is a circuit diagram showing a power converter according to an eleventh embodiment of the present invention. The power converter shown in FIG. 17 is characterized in that a plasma generator is connected between two phases of the UVW phase of a three-phase inverter circuit.

具体的には、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続端（Ｕ相）とスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続端（Ｖ相）との相間にプラズマ発生装置１０ｂを接続している。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続端（Ｖ相）とスイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続端（Ｗ相）との相間にプラズマ発生装置１０ｂを接続している。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続端（Ｕ相）とスイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続端（Ｗ相）との相間にプラズマ発生装置１０ｃを接続している。 Specifically, the plasma generator 10b is connected between the connection end (U phase) of the switching element Q1 and the switching element Q2 and the connection end (V phase) of the switching element Q3 and the switching element Q4. A plasma generator 10b is connected between the connection end (V phase) of the switching element Q3 and the switching element Q4 and the connection end (W phase) of the switching element Q5 and the switching element Q6. A plasma generator 10c is connected between the connection end (U phase) of the switching element Q1 and the switching element Q2 and the connection end (W phase) of the switching element Q5 and the switching element Q6.

（第１１の実施形態の効果）
第１１の実施形態に係る電力変換器によれば、ＵＶ相間にプラズマ発生装置１０ｂを接続し、ＶＷ相間にプラズマ発生装置１０ａを接続し、ＵＷ相間にプラズマ発生装置１０ｃを接続した。このため、インバータの電力変換に応じて、精度良い交流電圧をプラズマ発生装置１０ａ〜１０ｃに発生させることができる。このため、プラズマ発生装置１０ａ〜１０ｃによりプラズマを発生させることができる。 (Effect of 11th Embodiment)
According to the power converter according to the eleventh embodiment, the plasma generator 10b is connected between the UV phases, the plasma generator 10a is connected between the VW phases, and the plasma generator 10c is connected between the UW phases. Therefore, an accurate AC voltage can be generated in the plasma generators 10a to 10c according to the power conversion of the inverter. Therefore, plasma can be generated by the plasma generators 10a to 10c.

また、各相のスイッチング素子はオンオフするタイミングが異なるので、プラズマ発生装置の動作タイミングを恣意的にずらすことができる。このため、新たな制御を用いることなく、プラズマ発生を制御することができる。 Further, since the switching elements of each phase are turned on and off at different timings, the operating timing of the plasma generator can be arbitrarily shifted. Therefore, plasma generation can be controlled without using new control.

なお、本発明は、第１乃至第１１の実施形態に係る電力変換器に限定されるものではない。第１乃至第１１の実施形態に係る電力変換器の内のいくつの実施形態に係る電力変換器を組わせても用いても良い。 The present invention is not limited to the power converter according to the first to eleventh embodiments. Among the power converters according to the first to eleventh embodiments, the power converters according to any number of embodiments may be combined or used.

Ｖｉｎ入力電圧
Ｌ１，Ｌ２コイル
Ｌｒ共振リアクトル
Ｌｍ励磁インダクタンス
Ｄ１〜Ｄ５ダイオード
Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４コンデンサ
Ｃ２スナバコンデンサ
Ｃｒ共振コンデンサ
Ｃｄ誘電体の静電容量
Ｃｇ空気ギャップ間の静電容量
Ｚ１，Ｚ２放電部
Ｐ一次巻線
Ｓ１第１の二次巻線
Ｓ２第２の二次巻線
Ｑ１〜Ｑ６スイッチング素子
Ｒ負荷
Ｔトランス
Ｖｏｕｔ出力電圧
１電力変換装置
１０，１０ａ〜１０ｆプラズマ発生装置
１２上部電極
１３下部電極
１４誘電体
１５電源装置
１６プラズマ雰囲気
１７プラズマアクチュエータ
２１スイッチ
２２スイッチオンオフ制御部
２４モータ
２５ａ〜２５ｃコイル Vin Input voltage L1, L2 Coil Lr Resonance reactor Lm Excitation inductance D1 to D5 Diodes C1, C3, C4 Capacitor C2 Snubber capacitor Cr Resonance capacitor Cd Capacitance of dielectric Cg Capacitance between air gaps Z1, Z2 Discharge section P Primary winding S1 First secondary winding S2 Second secondary winding Q1 to Q6 Switching element R Load T Capacitor Vout Output voltage 1 Power converter 10,10a to 10f Plasma generator
12 Upper electrode 13 Lower electrode 14 Dielectric 15 Power supply device 16 Plasma atmosphere 17 Plasma actuator 21 Switch 22 Switch on / off control unit 24 Motors 25a to 25c Coil

Claims

電力変換処理により所定の電力を得る電力変換装置と、
前記電力変換装置に接続され、プラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備え、
前記電力変換装置は、前記所定の電力の内の、前記プラズマを発生させるために必要な電力を前記プラズマ発生装置に供給して前記プラズマ発生装置を駆動する電力変換器。 A power conversion device that obtains a predetermined amount of power by power conversion processing,
A plasma generator connected to the power conversion device and generating plasma is provided.
The power converter is a power converter that drives the plasma generator by supplying the power required for generating the plasma among the predetermined powers to the plasma generator.

前記電力変換装置は、コンバータ回路からなる請求項１に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 1, wherein the power converter comprises a converter circuit.

前記電力変換装置は、インバータ回路からなる請求項１に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 1, wherein the power converter comprises an inverter circuit.

前記コンバータ回路は、共振回路を備える請求項２に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 2, wherein the converter circuit includes a resonance circuit.

前記プラズマ発生装置は、前記電力変換装置に有するコイルと並列に接続される請求項１、２、４のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1, 2 and 4, wherein the plasma generator is connected in parallel with a coil included in the power converter.

前記プラズマ発生装置は、前記電力変換装置に有する半導体素子と並列に接続される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the plasma generator is connected in parallel with a semiconductor element included in the power converter.

前記プラズマ発生装置は、前記電力変換装置に有するコンデンサと並列に接続される請求項１、２、４、５、６のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1, 2, 4, 5, and 6, wherein the plasma generator is connected in parallel with a capacitor included in the power converter.

前記プラズマ発生装置は、前記電力変換装置に有する回路素子に発生する電圧を昇圧する昇圧部に接続される請求項１、２、４、５、６、７のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power conversion according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 6, and 7, wherein the plasma generator is connected to a booster that boosts a voltage generated in a circuit element included in the power conversion device. vessel.

前記プラズマ発生装置には、スイッチが接続され、前記スイッチをオンオフさせるスイッチオンオフ制御部を備える請求項１、２、４、５、６、７、８のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 6, 7, and 8, wherein a switch is connected to the plasma generator and the switch on / off control unit for turning the switch on and off is provided.

前記プラズマ発生装置は、プラズマアクチュエータを備える請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電力変換器。 The power converter according to any one of claims 1 to 9, wherein the plasma generator includes a plasma actuator.

前記プラズマアクチュエータは、前記電力変換装置に発生する発熱を冷却する冷却システムからなる請求項１０に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 10, wherein the plasma actuator comprises a cooling system that cools heat generated in the power converter.

前記プラズマアクチュエータは、誘起流を発生する請求項１０に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 10, wherein the plasma actuator generates an induced flow.

前記プラズマアクチュエータは、ナノパルス放電による衝撃波を発生する請求項１０に記載の電力変換器。 The power converter according to claim 10, wherein the plasma actuator generates a shock wave due to nanopulse discharge.