(57)【要約】  本発明は、パルス電圧発生装置、方法及びコントローラを開示し、前記装置は、変圧器と、交流側が前記変圧器の高電圧側に接続される第１のＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記第１のＡＣ／ＤＣ変換回路の直流側に接続されて、電気エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積コンデンサと、前記エネルギー蓄積コンデンサの両端に並列接続され、前記エネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御する放電制御回路と、を備える。本発明は、変圧器の高電圧側にエネルギー蓄積コンデンサが設置され、放電制御回路によりエネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御されることによって、変圧器の誘導磁場変化により高電圧側が出力する高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避する。
2021505120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス電圧発生装置であって、
変圧器と、
交流側が前記変圧器の高電圧側に接続される第１のＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記第１のＡＣ／ＤＣ変換回路の直流側に接続され、電気エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積コンデンサと、
前記エネルギー蓄積コンデンサの両端に並列接続され、前記エネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御する放電制御回路と、
を備える、ことを特徴とする、パルス電圧発生装置。
【請求項２】
前記放電制御回路は、第１の制御可能なスイッチＳ１、第２の制御可能なスイッチＳ２、第３の制御可能なスイッチＳ３、第４の制御可能なスイッチＳ４、放電抵抗及び第１のコントローラを備え、
前記Ｓ１は前記Ｓ２に直列接続され、前記Ｓ３は前記Ｓ４に直列接続され、
前記放電抵抗は、一端が前記Ｓ１と前記Ｓ２の間に接続され、他端が前記Ｓ３と前記Ｓ４の間に接続され、前記放電抵抗の両端が前記放電制御回路の出力端子となり、
前記第１のコントローラは、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がオンオフするように制御する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項３】
交流側が電力網に接続される第２のＡＣ／ＤＣ変換回路と、
直流側が前記第２のＡＣ／ＤＣ変換回路の直流側に接続され、交流側が前記変圧器の低電圧側に接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路と、
を備える、ことを特徴とする、請求項１に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＡＣ変換回路は、第５の制御可能なスイッチＳ５、第６の制御可能なスイッチＳ６、第７の制御可能なスイッチＳ７、第８の制御可能なスイッチＳ８及び第２のコントローラを備え、
前記Ｓ５は前記Ｓ６に直列接続され、前記Ｓ７は前記Ｓ８に直列接続され、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力端子は、一端が前記Ｓ５と前記Ｓ６の間に位置し、他端が前記Ｓ７と前記Ｓ８の間に位置し、
前記第２のコントローラは、前記Ｓ５、前記Ｓ６、前記Ｓ７及び前記Ｓ８がオンオフするように制御する、
ことを特徴とする、請求項３に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項５】
前記変圧器の磁心は少なくとも２つの高電圧コイルを備え、各高電圧コイルは、１つの第１のＡＣ／ＤＣ変換回路に対応して接続され、少なくとも１つのエネルギー蓄積コンデンサ及び放電制御回路に対応して接続され、前記放電制御回路の出力端子が並列接続された両端は前記パルス電圧発生装置の出力端子となる、
ことを特徴とする、請求項３に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項６】
前記変圧器は、少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側は、１つのＤＣ／ＡＣ変換回路に対応して接続され、複数のＤＣ／ＡＣ変換回路の入力端子が第２のＡＣ／ＤＣ変換回路の出力端子に並列接続される、
ことを特徴とする、請求項３又は請求項５に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項７】
前記変圧器は、少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側コイルの入力端子がＤＣ／ＡＣ変換回路の出力端子に並列接続される、
ことを特徴とする、請求項３又は請求項５に記載のパルス電圧発生装置。
【請求項８】
パルス電圧発生方法であって、
変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加し、前記方形波電圧が前記変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電するように制御し、
前記エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する、
ことを特徴とする、パルス電圧発生方法。
【請求項９】
パルス電圧発生装置であって、
変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加し、前記方形波電圧が前記変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電するように制御する第１の制御手段と、
前記エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する第２の制御手段と、
を備える、ことを特徴とする、パルス電圧発生装置。
【請求項１０】
コンピュータプログラムが記憶されたメモリと、プロセッサと、を備えるコントローラであって、
前記コンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されると、請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のパルス電圧発生方法を実現する、
ことを特徴とする、コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号発生器の技術分野に関し、具体的には、パルス電圧発生装置、方法及びコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス電圧技術とは、エネルギーを比較的長期間に亘って貯蔵した後、電気エネルギーの形で非常に短い時間で急速に放出し、それによって高電圧パルスを生成することを指す。パルス電圧技術は、本質的には、パルスエネルギーを時間スケールで圧縮して、短時間（ナノ秒から数百マイクロ秒）で高いピーク電圧出力を取得することである。パルス電圧技術により優れた適用効果を持たせるために、パルス電圧の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が短く、パルス幅が小さいことがしばしば要求される。
【０００３】
従来技術では、より高いパルス電圧値を昇圧変圧器で得ることができ、使用されるパルス電圧発生装置は、図１に示されるように、ハーフブリッジ回路がＤＣ電圧源の両端に並列接続され、ハーフブリッジ回路の出力端子が変圧器の低電圧側に接続され、変圧器の高電圧側がパルス電圧出力端子となり、ハーフブリッジ回路の４つの制御可能なスイッチＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０及びＳ４０のオンオフ時間を制御することにより、ハーフブリッジ回路が低電圧バイポーラパルス信号を出力するように制御される。たとえば、制御可能なスイッチＳ１０とＳ４０がオンになり、Ｓ２０とＳ３０がオフになる場合、変圧器の低電圧側の電流の流れの方向を、図１の矢印で示すようにし、制御可能なスイッチＳ１０とＳ４０がオフになり、Ｓ２０とＳ３０がオンになる場合、変圧器の低電圧側の電流の流れの方向を、図１の矢印で示される方向と反対するようにすることができる。昇圧変圧器の低電圧側に交流電流が流れると、変圧器の高電圧側に電圧が誘起される。図１のＤＣ電圧源の両端に並列接続されたコンデンサＣは、フィルタリングに使用される。
【０００４】
ただし、変圧器の誘導磁場変化に時間がかかるため、変圧器の高電圧側が出力する高圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に鑑み、本発明の実施例は、高圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を解決するために、パルス電圧発生装置、方法及びコントローラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、
変圧器と、
交流側が前記変圧器の高電圧側に接続される第１のＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記第１のＡＣ／ＤＣ変換回路の直流側に接続され、電気エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積コンデンサと、
前記エネルギー蓄積コンデンサの両端に並列接続され、前記エネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御する放電制御回路と、
を備える、パルス電圧発生装置を提供する。
【０００７】
好ましくは、前記放電制御回路は、第１の制御可能なスイッチＳ１、第２の制御可能なスイッチＳ２、第３の制御可能なスイッチＳ３、第４の制御可能なスイッチＳ４、放電抵  抗及び第１のコントローラを備え、
前記Ｓ１は前記Ｓ２に直列接続され、前記Ｓ３は前記Ｓ４に直列接続され、
前記放電抵抗は、一端が前記Ｓ１と前記Ｓ２の間に接続され、他端が前記Ｓ３と前記Ｓ４の間に接続され、前記放電抵抗の両端が前記放電制御回路の出力端子となり、
前記第１のコントローラは、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がオンオフするように制御する。
【０００８】
好ましくは、前記装置は、交流側が電力網に接続される第２のＡＣ／ＤＣ変換回路と、
直流側が前記第２のＡＣ／ＤＣ変換回路の直流側に接続され、交流側が前記変圧器の低電圧側に接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路と、
をさらに備える。
【０００９】
好ましくは、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路は、第５の制御可能なスイッチＳ５、第６の制御可能なスイッチＳ６、第７の制御可能なスイッチＳ７、第８の制御可能なスイッチＳ８及び第２のコントローラを備え、
前記Ｓ５は前記Ｓ６に直列接続され、前記Ｓ７は前記Ｓ８に直列接続され、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路出力端子は、一端が前記Ｓ５と前記Ｓ６の間に位置し、他端が前記Ｓ７と前記Ｓ８の間に位置し、
前記第２のコントローラは、前記Ｓ５、前記Ｓ６、前記Ｓ７及び前記Ｓ８がオンオフするように制御する。
【００１０】
好ましくは、前記変圧器の磁心は少なくとも２つの高電圧コイルを備え、各高電圧コイルは、１つの第１のＡＣ／ＤＣ変換回路に対応して接続され、少なくとも１つのエネルギー蓄積コンデンサ及び放電制御回路に対応して接続され、前記放電制御回路の出力端子が並列接続された両端は前記パルス電圧発生装置の出力端子となる。
【００１１】
好ましくは、前記変圧器は、少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側は、１つのＤＣ／ＡＣ変換回路に対応して接続され、複数のＤＣ／ＡＣ変換回路の入力端子が第２のＡＣ／ＤＣ変換回路の出力端子に並列接続される。
【００１２】
好ましくは、前記変圧器は、少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側コイルの入力端子がＤＣ／ＡＣ変換回路の出力端子に並列接続される。
【００１３】
好ましくは、制御可能なスイッチは、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ又はＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用いる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、
変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加し、前記方形波電圧が前記変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電するように制御するステップと、
前記エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御するステップと、
を含む、パルス電圧発生方法を提供する。
【００１５】
好ましくは、前記方法は、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧を取得するステップと、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したか否かを判断するステップと、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧が前記所定値に達したときに、前記エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御するステップと、をさらに含む。
【００１６】
好ましくは、前記放電制御回路は、第１の制御可能なスイッチＳ１、第２の制御可能なスイッチＳ２、第３の制御可能なスイッチＳ３、第４の制御可能なスイッチＳ４、放電抵抗及び第１のコントローラを備え、前記Ｓ１は前記Ｓ２に直列接続され、前記Ｓ３は前記Ｓ４に直列接続され、前記放電抵抗は、一端が前記Ｓ１と前記Ｓ２の間に接続され、他端が前記Ｓ３と前記Ｓ４の間に接続され、前記Ｓ１の一端が前記Ｓ３の一端に接続され、前記放電抵抗の両端が前記放電制御回路の出力端子となり、前記第１のコントローラは、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がオンオフするように制御し、前記エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する前記ステップは、所望の出力パルス電圧の極性を取得することと、所望の出力パルス電圧が第１の極性である場合、前記Ｓ１、前記Ｓ４がオンになり且つ前記Ｓ２、前記Ｓ３がオフになるように制御し、所定時間維持した後、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がすべてオフになるように制御することと、所望の出力パルス電圧が前記第１の極性と反対する第２の極性である場合、前記Ｓ２、前記Ｓ３がオンになり且つ前記Ｓ１、前記Ｓ４がオフになるように制御し、所定時間維持した後、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がすべてオフになるように制御することと、を含む。
【００１７】
本発明の第３の態様は、変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加し、前記方形波電圧が前記変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電するように制御する第１の制御手段と、
前記エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する第２の制御手段と、
を備える、パルス電圧発生装置を提供する。
【００１８】
好ましくは、前記装置は、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧を取得する取得手段と、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したか否かを判断する判断手段と、前記エネルギー蓄積コンデンサの電圧が前記所定値に達したとき、前記エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御する第３の制御手段と、をさらに備える。
【００１９】
好ましくは、前記放電制御回路は、第１の制御可能なスイッチＳ１、第２の制御可能なスイッチＳ２、第３の制御可能なスイッチＳ３、第４の制御可能なスイッチＳ４、放電抵抗及び第１のコントローラを備え、前記Ｓ１は前記Ｓ２に直列接続され、前記Ｓ３は前記Ｓ４に直列接続され、前記放電抵抗は、一端が前記Ｓ１と前記Ｓ２の間に接続され、他端が前記Ｓ３と前記Ｓ４の間に接続され、前記Ｓ１の一端が前記Ｓ３の一端に接続され、前記放電抵抗の両端が前記放電制御回路の出力端子となり、前記第１のコントローラは、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がオンオフするように制御し、前記第２の制御手段は、所望の出力パルス電圧の極性を取得するサブ取得手段と、所望の出力パルス電圧が第１の極性である場合、前記Ｓ１、前記Ｓ４がオンになり且つ前記Ｓ２、前記Ｓ３がオフになるように制御し、所定時間維持した後、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がすべてオフになるように制御する第１のサブ制御手段と、所望の出力パルス電圧が前記第１の極性と反対する第２の極性である場合、前記Ｓ２、前記Ｓ３がオンになり且つ前記Ｓ１、前記Ｓ４がオフになるように制御し、所定時間維持した後、前記Ｓ１、前記Ｓ２、前記Ｓ３及び前記Ｓ４がすべてオフになるように制御する第１のサブ制御手段と、を備える。
【００２０】
本発明の第４の態様は、コンピュータプログラムが記憶されたメモリと、プロセッサと、を備え、前記コンピュータプログラムはプロセッサにより実行されると、第２の態様又はそのいずれかの好ましい実施形態に記載のパルス電圧発生方法を実現する、コントローラを提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施例によるパルス電圧発生装置、方法及びコントローラでは、変圧器の高電圧側にエネルギー蓄積コンデンサが設置され、放電制御回路によりエネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御されることによって、変圧器の誘導磁場変化により高電圧側が出力する高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避する。
【００２２】
図面を参照しながら本発明の特徴及び利点をより明瞭に理解でき、図面は例示的なものであり、本発明を何ら制限するものとして理解できない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のパルス電圧発生装置の回路原理図を示す。
【図２】本発明の実施例によるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図３】本発明の実施例による別のパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図４】本発明の実施例によるさらなるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図５】本発明の実施例によるさらなるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図６】本発明の実施例によるさらなるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図７】本発明の実施例によるパルス電圧発生方法のフローチャートを示す。
【図８】本発明の実施例による別のパルス電圧発生方法のフローチャートを示す。
【図９】本発明の実施例によるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【図１０】本発明の実施例によるさらなるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするために、以下、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例の技術案を明瞭かつ完全に説明するが、明らかなように、説明する実施例は、本発明の実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではない。当業者が本発明の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに取得し得るすべてのほかの実施例は、本発明の特許範囲に属する。
【００２５】
［実施例１］
図２は、本発明の実施例によるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。該装置は、変圧器１０、第１のＡＣ／ＤＣ変換回路２０、エネルギー蓄積コンデンサ３０及び放電制御回路４０を備える。
【００２６】
変圧器１０の低電圧側には低い方形波電圧が印加される。第１のＡＣ／ＤＣ変換回路２０の交流側は変圧器１０の高電圧側に接続される。エネルギー蓄積コンデンサ３０は、コンデンサを備えるデバイス（エネルギー蓄積キャパシタとも呼ばれる）であり、主に電気エネルギーを蓄積する役割を果たし、簡単なコンデンサデバイスのフィルタリング作用と異なる。エネルギー蓄積コンデンサ３０は、第１のＡＣ／ＤＣ変換回路２０の直流側に接続される。放電制御回路４０は、エネルギー蓄積コンデンサ３０の両端に並列接続され、エネルギー蓄積コンデンサ３０が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する。
【００２７】
上記パルス電圧発生装置では、変圧器の高電圧側にエネルギー蓄積コンデンサが設置され、放電制御回路によりエネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御されることによって、変圧器の誘導磁場変化により高電圧側が出力する高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避する。
【００２８】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例による別のパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示す。実施例１との違いとしては、放電制御回路４０は、第１の制御可能なスイッチＳ１、第２の制御可能なスイッチＳ２、第３の制御可能なスイッチＳ３、第４の制御可能なスイッチＳ４、放電抵抗Ｒ及び第１のコントローラ４１を備える。そのうち、Ｓ１はＳ２に直列接続され、Ｓ３はＳ４に直列接続され、放電抵抗Ｒは、一端がＳ１とＳ２の間に接続され、他端がＳ３とＳ４の間に接続され、Ｈブリッジ回路を構成する。放電抵抗Ｒの両端が放電制御回路４０の出力端子となり、つまり、放電抵抗Ｒの両端の電圧が高電圧パルスとして出力される。第１のコントローラ４１は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がオンオフするように制御し、出力電圧がバイポーラであり得るようにし、即ち、出力電圧は、正電圧であっても、負電圧であってもよい。
【００２９】
電力網の電圧の周波数が低いため、変圧器の低電圧側に直接接続されると、エネルギー蓄積コンデンサ３０を急速充電することが困難であり、それによって、該パルス電圧発生装置は、高周波数のパルス高圧を出力しにくくなる。よって、該装置は、第２のＡＣ／ＤＣ変換回路５０とＤＣ／ＡＣ変換回路６０を備えてもよい。第２のＡＣ／ＤＣ変換回路５０の交流側は電力網に接続される。ＤＣ／ＡＣ変換回路６０は、直流側が第２のＡＣ／ＤＣ変換回路５０の直流側に接続され、交流側が変圧器１０の低電圧側に接続される。第２のＡＣ／ＤＣ変換回路は、まず、低周波数の電力網電圧を直流電圧に変換し、次に、ＤＣ／ＡＣ変換回路は、得た高周波数の方形波電圧を変換し、それによって、エネルギー蓄積コンデンサを急速充電する。
【００３０】
本実施例の一好適実施形態として、図３に示されるように、ＤＣ／ＡＣ変換回路６０は、第５の制御可能なスイッチＳ５、第６の制御可能なスイッチＳ６、第７の制御可能なスイッチＳ７、第８の制御可能なスイッチＳ８及び第２のコントローラ６１を備える。Ｓ５はＳ６に直列接続され、Ｓ７はＳ８に直列接続され、ＤＣ／ＡＣ変換回路６０の出力端子は、一端がＳ５とＳ６の間に位置し、他端がＳ７とＳ８の間に位置する。第２のコントローラ６１は、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７及びＳ８がオンオフするように制御し、直流電圧をユニポーラ又はバイポーラの方形波電圧に変換して出力することができる。
【００３１】
本実施例の一好適実施形態として、図４に示されるように、変圧器１０の磁心は少なくとも２つの高電圧コイルを備える。各高電圧コイルは、１つの第１のＡＣ／ＤＣ変換回路（たとえば２１、２２及び２３）に対応して接続され、少なくとも１つのエネルギー蓄積コンデンサ（たとえば３１、３２及び３３）及び放電制御回路４０（たとえば４１、４２及び４３）に対応して接続される。放電制御回路４０の出力端子が並列接続された両端はパルス電圧発生装置の出力端子となる。
【００３２】
本実施例の一好適実施形態として、図５に示されるように、変圧器１０は少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側は、１つのＤＣ／ＡＣ変換回路（たとえば６１及び６２）に対応して接続され、複数のＤＣ／ＡＣ変換回路６０の入力端子が第２のＡＣ／ＤＣ変換回路５０の出力端子に並列接続される。あるいは、この好適実施形態の代替実施形態として、図６に示されるように、変圧器１０は、少なくとも２つの磁心を備え、各磁心の低電圧側コイルの入力端子がＤＣ／ＡＣ変換回路６０の出力端子に並列接続される。
【００３３】
好ましくは、本出願における制御可能なスイッチは、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ又はＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用い得る。Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴ又はＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴは、オン抵抗及びスイッチング損失が低く、スイッチング周波数が高い。発明者が試験により研究したところ、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴを用いる場合、該装置が出力するパルス高圧の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が１μｓ、又は１００ｎｓ未満であり、Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴを用いる場合、該装置が出力するパルス高圧の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が１０ｎｓ未満であり得る。
【００３４】
上記パルス電圧発生装置は、高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避でき、具体的には、実施例１を参照する。
【００３５】
［実施例３］
図７は、本発明の実施例によるパルス電圧発生方法のフローチャートを示し、実施例１、実施例２又はいずれかの好適実施形態に記載のパルス電圧発生装置によって実現できる。図７に示されるように、該方法は、
変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加し、方形波電圧が変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電するように制御するステップＳ１０と、
エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御するステップＳ２０と、
を含み得る。
【００３６】
上記パルス電圧発生方法では、変圧器の高電圧側に設置されるエネルギー蓄積コンデンサで電気エネルギーを蓄積し、放電制御回路によりエネルギー蓄積コンデンサが放電して高電圧パルスを発生させるように制御されることによって、変圧器の誘導磁場変化により高電圧側が出力する高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避する。
【００３７】
［実施例４］
図８は、本発明の実施例による別のパルス電圧発生方法のフローチャートを示し、実施例１、又は実施例２又はいずれかの好適実施形態に記載のパルス電圧発生装置によって実現できる。実施例３との違いとしては、該方法は、
エネルギー蓄積コンデンサの電圧を取得するステップＳ３０と、
エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したか否かを判断し、エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したとき、ステップＳ５０を実行し、達していないとき、ステップＳ１０を再度実行するステップＳ４０と、
エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御するステップＳ５０と、をさらに含む。エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御する方法は多数あり、本出願では、それについて限定しない。
【００３８】
エネルギー蓄積コンデンサの容量が大きいため、上記ステップＳ３０、Ｓ４０及びＳ５０では、エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達すると、エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御し、それによって、最終的に出力するパルス高圧の電圧値を調整できる。
【００３９】
好ましくは、放電制御回路は、図３に示される回路構造を用いる。Ｓ１の一端はＳ３の一端に接続される。この場合、実施例３のステップＳ２０は、ステップＳ２１〜ステップＳ２３を含む。
Ｓ２１：所望の出力パルス電圧の極性を取得する。
所望の出力パルス電圧の極性は、ユーザにより入力されてもよく、他のプログラムによるニーズであってもよい。
Ｓ２２：所望の出力パルス電圧が第１の極性である場合、Ｓ１、Ｓ４がオンになり且つＳ２、Ｓ３がオフになるように制御し、所定時間維持した後、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がすべてオフになるように制御する。
Ｓ２３：所望の出力パルス電圧が第１の極性と反対する第２の極性である場合、Ｓ２、Ｓ３がオンになり且つＳ１、Ｓ４がオフになるように制御し、所定時間維持した後、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がすべてオフになるように制御する。
【００４０】
たとえば、図３の放電抵抗Ｒの左側電圧が右側電圧よりも高く正電圧である。所望の出力パルス電圧が正電圧である場合、Ｓ１、Ｓ４がオンになり且つＳ２、Ｓ３がオフになるように制御し、きわめて短い時間維持した後、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がすべてオフになるように制御し、このように、正のパルス高圧を出力することができ、即ち、ステップＳ２２である。ステップＳ２２を１回実行すると、１つの正のパルス高圧が出力され、好ましくは、ステップＳ２２を複数回実行して、正のパルス高圧を連続的に出力してもよい。ステップＳ２３は、ステップＳ２２と類似し、当業者であれば、ステップＳ２３を理解できるため、ここで詳しく説明しない。
【００４１】
上記ステップＳ２１、Ｓ２２及びＳ２３によって、必要に応じて所望の極性のパルス高圧を出力するか、又はバイポーラのパルス高圧を出力することができ、また、パルス高圧を連続的に出力してもよい。
【００４２】
好ましくは、上記制御可能なスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を制御するときに、制御可能なスイッチが信号変化の周波数を制御するように制御することで、最終的に出力する高電圧パルスのデューティサイクルを制御することができる。
【００４３】
上記パルス電圧発生方法は、高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避でき、具体的には、実施例３を参照する。
【００４４】
［実施例５］
図９は、本発明の実施例によるパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示し、該装置は、実施例３、実施例４又はいずれかの好適実施形態に記載のパルス電圧発生方法を実現できる。図９に示されるように、該装置は、第１の制御手段１０と第２の制御手段２０を備える。
【００４５】
第１の制御手段１０は、変圧器の低電圧側に方形波電圧を印加するように制御する。方形波電圧は変圧器により昇圧した後、ＡＣ／ＤＣ変換回路により直流電圧に変換されてエネルギー蓄積コンデンサを充電する。
【００４６】
第２の制御手段２０は、エネルギー蓄積コンデンサに並列接続される放電制御回路が放電して高電圧パルスを発生させるように制御する。
【００４７】
上記パルス電圧発生装置は、高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避でき、具体的には、実施例３を参照する。
【００４８】
［実施例６］
図１０は、本発明の実施例による別のパルス電圧発生装置の原理ブロック図を示し、該装置は、実施例３、実施例４又はいずれかの好適実施形態に記載のパルス電圧発生方法を実現できる。図１０に示されるように、実施例５との違いとして、取得手段３０、判断手段４０及び第３の制御手段５０をさらに備える。取得手段３０は、エネルギー蓄積コンデンサの電圧を取得する。判断手段４０は、エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したか否かを判断する。第３の制御手段５０は、エネルギー蓄積コンデンサの電圧が所定値に達したときに、エネルギー蓄積コンデンサに対する充電を停止するように制御する。
【００４９】
好ましくは、放電制御回路は、図３に示される回路構造を用いる。Ｓ１の一端はＳ３の一端に接続される。この場合、実施例５の第２の制御手段２０は、サブ取得手段２１、第１のサブ制御手段２２及び第２のサブ制御手段２３を備え得る。サブ取得手段２１は、所望の出力パルス電圧の極性を取得する。第１のサブ制御手段２２は、所望の出力パルス電圧が第１の極性である場合、Ｓ１、Ｓ４がオンになり且つＳ２、Ｓ３がオフになるように制御し、所定時間維持した後、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がすべてオフになるように制御する。第２のサブ制御手段２３は、Ｓ２、Ｓ３がオンになり且つＳ１、Ｓ４がオフになるように制御し、所定時間維持した後、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４がすべてオフになるように制御する。
【００５０】
上記パルス電圧発生方法は、高電圧パルスの周波数が制限されて向上できず、そして高電圧パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの時間が長いという問題を回避でき、具体的には、実施例３を参照する。
【００５１】
本発明の実施例は、コンピュータプログラムが記憶されたメモリと、プロセッサと、を備え、該コンピュータプログラムはプロセッサにより実行されると、実施例３、実施例４又はいずれかの好適実施形態に記載のパルス電圧発生方法を実現するコントローラをさらに提供する。
【００５２】
図面を参照しながら本発明の実施例を説明したが、当業者であれば、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなくさまざまな修正や変形を行うことができ、このような修正や変形はすべて特許請求の範囲により限定される範囲内である。
【図１】
2021505120.tif 000003
【図２】
2021505120.tif 000004
【図３】
2021505120.tif 000005
【図４】
2021505120.tif 000006
【図５】
2021505120.tif 000007
【図６】
2021505120.tif 000008
【図７】
2021505120.tif 000009
【図８】
2021505120.tif 000010
【図９】
2021505120.tif 000011
【図１０】
2021505120.tif 000012
【国際調査報告】
2021505120.tif 000013
2021505120.tif 000014
2021505120.tif 000015
2021505120.tif 000016