IGBTを用いた電圧形インパ-タ・直列共振回路方式のコロナ放電処理システムの研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550219
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 赤木 泰文 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80126466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 和夫 長岡技術科学大学, 工学部, 教務職員 (10143827) ; 小笠原 悟司 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (40160733)
• Keywords: IGBT / 電圧形インバ-タ / 直列共振回路 / コロナ放電 / 表面処理

Research Abstract

化学的に安定なポリエチレンなどの表面処理(coating)を施すには、30〜50kHz、10〜20kV、2〜20kWの高周波、高電圧、かつ大電力の交流電源を必要とする。これは電極間に絶縁物(誘電体)を介在させ、ギャップ部のコロナ放電により表面処理を行なおうとするもので、従来はコロナ放電処理装置の電源回路に真空管が用いられていた。
本研究は、新しい電力用スイッチング素子であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いた電圧形インバ-タ・直列共振回路方式のコロナ放電処理システムの開発を目的としている。
平成元年度は、次下について研究した。
1.フォトカプラとパルストランスを用いて、コモンノイズに強く、信頼性の高いドライブ回路を開発した。その結果、50kHz動作時の消費電力は1素子当り3.2Wまで低減できた。
2.500V、50AのIGBTを用いて7kVAの電圧形インバ-タを試作し、50kHz、5kWの安定した動作を抵抗負荷により確認した。
平成2年度は以下の研究を行う予定である。
1.電圧形インバ-タの出力端から見た負荷(昇圧回路とコロナ放電装置)の共振周波数は、コロナ放電の開始前後で数kHz変化することが知られている。そこで、このような周波数変動に対しても安定した周波数追尾が可能な制御回路を開発する。
2.研究室所有のコロナ放電処理装置に試作した電圧形インバ-タを接続し、実験によりシステムの評価を行う。さらに、イオンの移動度に着目したコロナ放電装置の等価モデルを考察し、電極面積、ギャップ長などの基本的な設計指針を明らかにする。