高繰り返しパルスパワーモジュレーターの開発
著者名(日) 李 孜
雑誌名 工業技術 : 東洋大学工業技術研究所報告
号 31
ページ 72‑73
発行年 2009
URL http://id.nii.ac.jp/1060/00002041/
Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止 http://creativecommons.org/licenses/by‑nc‑nd/3.0/deed.ja
◇◇技術報告◇◇
高繰り返しパルスパワーモジュレータの開発
李孜＊
1．はじめに
近年，パルスパワーを用いた大気圧ストリーマ放電に 関する産業応用を目指した研究は進展しており，排ガス 処理，オゾン生成，ダイオキシン分解，殺菌等への応用が ある．高繰り返し・長寿命化が要求される産業用途には 半導体スイッチや磁気スイッチ等の固体素子で構成した パルスパワー発生回路が利用されている．また，パワー エレクトロニクスの発展に伴い，サイリスタやトランジ スタなどのパワーデバイスの高速・大容量化が進んでい る．しかし，現状ではサイラトロンなどの放電スイッチ に比べ高耐圧と高速性の両方を満たしている半導体スイ ソチは見あたらない．そのため数10kVの高電圧を数 100ns以下で立ち上がるパルスパワーの発生には半導 体スイソチを用いるにはパルスパワー特有技術やパルス 圧縮などの回路技術が必要になる．本研究では、基板上 の半導体スイッチと磁気スイッチを用いてパルスパワー 発生装置を開発する．
2．システムの構成
図1に装置のシステム構成を示す．システムはコント ローラ，充電器，サイリスタスイッチ，磁気パルス圧縮回 路（MPC），放電管から構成される。充電器から供給され たエネルギーはパルスパワーモジュール（PPM）によって 圧縮・昇圧され，放電管で出力される．またパルス発生 のタイミングはコントローラからのトリガ信号で行う．
ACloov
C皿魅て）Uer Tngger
恥h綬eeoぱロ蛎 ・
q｛f眼
PPM
D−5ub 15P蹴 25kv
＜h㎎er MP（
ｿ「kvso⑰ 唐浴erd）
Dlscha1・皇e chamber 、
@ WUe・pla†e
ACIOOV
lkV
．i ；99tt Si9：tii
図1 パルスパワー発生装置の構成
load
Dtschtreechtrrbei Wu●−Plate
MPCの概略を図2に示す．回路動作はまず，充電器を 用いてCoを所定の電圧で充電する．プリント基板上に 実装された2直列・6並列のサイリスタスイッチをON
して初期パルスを発生する．SIoは磁気アシスト用の・∫
飽和インダクタである。パルストランスPTにより昇圧 された電圧はClに転送され，・∫飽和インダクタSli， SI2 によって順次パルス圧縮され，CrC2−Cpへとエネル ギー転送が行われる．その後，負荷に高電圧パルスが印加 される．ここでSI3は印加電圧パルス幅を調節するため に用いる．負荷にギャップ長9．5mmのワイヤー対平板
電極を用いた．
3．出力波形
図3に各部電圧波形，図4に負荷電圧・電流波形を示 す．Coを750Vで充電した時の各コンデンサの充電電 圧であり，圧縮が行われていることが確認できる，また，
放電時の負荷出力電圧の立ち上がり時間は100ns以下 であり，放電エネルギーは約0．28Jである．
leOO
800
600
400
こ0 100
0
一20e
25
20
くo↓°＜■ドく一〇齢鼻冒く
．5
一4eo ・1e ．t 5 ，1 ．05 0 05 1 15
Time， us
25
2e
15
︶冨．鶴﹀
0
一5
図3 各部電圧波形
．10
02 03 04 05 06
Time，us
25
l 2o
」ts
≦09鼻冥く
﹁1﹂
tO
・5
・−10
07 0■
⊂』…ぶl
s．三竺．二三巡二㌧㌍・
図2 MPCの概略図
図4 負荷の電圧と電流波形
＊東洋大学 τ：学部
一72一
東洋大学工業技術研究所報告李孜
4．まとめ
小型パルスパワー発生装置を製作し，出ノJ電圧20kV 以上，立ち上がり時間100ns以下を得られた．また，繰 り返し周波250ppsで大気圧ストリーマ放電を発生する
ことができた，
︶
1
︶2
参考文献
T．Sakugawa， D．Wang，K．Shinozaki， T．Namihira，S．Katsuki and H．Akiyama， Repetitive Short・Pulsed Generator Using MPC
and B｝umlein Line Proc． Pulsed Power Conference，
pp．657・660， 2003．
E斗艶，浪平隆男，勝木淳，秋山秀典， ハルスハワー方式排ガス 処理に関する基礎研究・NO初期濃度による影響 ，電気学会論文誌，
Vo1．124・A， No．8， pp．741・746，（2004）
工業技術No．31（2009） 一 73一
