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CN116746019A - 电源装置 - Google Patents

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CN116746019A
CN116746019A CN202180091519.3A CN202180091519A CN116746019A CN 116746019 A CN116746019 A CN 116746019A CN 202180091519 A CN202180091519 A CN 202180091519A CN 116746019 A CN116746019 A CN 116746019A
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CN
China
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power supply
inductor
capacitor
load
supply device
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Application number
CN202180091519.3A
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Inventor
民田太一郎
津田真吾
高内大辅
熊谷隆
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

电源装置(100)具备容性负载(2)和作为对容性负载(2)施加交流电压的电压源的交流电源(1)，其中，将电感器(6)和电容器(7)的串联电路连接于交流电源(1)，将负载电感器(5)和容性负载(2)的串联电路并联连接于电感器(6)或电容器(7)中的任意者，在设电感器(6)的电感为Lp、设电容器(7)的静电电容为Cp、设负载电感器(5)的电感为Ls、设容性负载(2)的等效静电电容为Cs以及设交流电源的频率为fv时，满足下式：0.8/((2π·fv)^2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)^2)，0.8/((2π·fv)^2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)^2)。

Description

电源装置
技术领域
本申请涉及电源装置。
背景技术
介质阻挡放电已被产业应用于臭氧发生器等中，但由于需要产生放电，因此需要对含有电介质的外部施加高电压的交流波形。另外频率高达kHz～MHz，对负载的性能影响较大。因此，需要对阻挡放电的负载高效地施加高频高电压的驱动电路。
已公开一种电源装置，该电源装置设计为在用逆变器驱动作为容性负载的臭氧发生器时，串联设置电感器，电感器和臭氧发生器的等效静电电容在逆变器频率下发生谐振(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2005/094138公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
但是，为了使臭氧发生器适当地工作，电源电压存在下限值，作为容性负载的臭氧发生器的电路常数根据臭氧生成器的设计而定。
因此，根据专利文献1的装置，存在无法充分提高谐振电路的Q值的问题。
本申请公开了用于解决上述那样的技术课题的技术，目的在于通过自由设计谐振电路的Q值并提高升压比，从而无需使用变压器而产生驱动容性负载的高电压。
用于解决技术课题的技术方案
本申请所公开的第1电源装置具备：容性负载，具有等效电容器和等效电阻；以及交流电源，对容性负载施加交流电压，该第1电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于交流电源，负载电感器和容性负载的串联电路并联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，或者该第1电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的并联电路连接于交流电源，负载电感器和容性负载的并联电路串联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，该第1电源装置具备如下结构：在设第1电感器的电感为Lp、设第1电容器的静电电容为Cp、设负载电感器的电感为Ls、设容性负载的等效静电电容为Cs以及设交流电源的频率为fv的情况下，满足下述式(1)及式(2)：
0.8/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)＾2)(1)
0.8/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)＾2)(2)。
本申请所公开的第2电源装置具备：感性负载，具有等效电感器和等效电阻；以及交流电源，对感性负载施加交流电压，该第2电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的并联电路连接于交流电源，负载电容器和感性负载的并联电路串联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，或者该第2电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于交流电源，负载电容器和感性负载的串联电路并联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，该第2电源装置具备如下结构：在设第1电感器的电感为Lp、设第1电容器的静电电容为Cp、设负载电容器的静电电容为Cs、设感性负载的电感为Ls以及设交流电源的频率为fv的情况下，满足下述式(1)及式(2)：
0.8/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)＾2)(1)
0.8/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)＾2)(2)。
本申请所公开的第3电源装置具备：容性负载，具有等效电容器和等效电阻；以及交流电源，对容性负载施加交流电压，该第3电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于交流电源，并且n为2以上的整数，将第n电感器和第n电容器的串联电路并联连接于第(n－1)电感器或第(n－1)电容器中的任意者，负载电感器和容性负载的串联电路并联连接于第n电感器和第n电容器中的任意者，该第3电源装置具备如下结构：第1电感器和第1电容器的谐振频率、第2电感器和第2电容器的谐振频率、……、第n电感器和第n电容器的谐振频率与负载电感器和容性负载的谐振频率一致，使交流电源的频率与谐振频率一致。
发明效果
根据本申请所公开的第1及第3电源装置，能够自由设计谐振电路的Q值，提高升压比，无需使用变压器而产生驱动容性负载的高电压。
根据本申请所公开的第2电源装置，能够自由设计谐振电路的Q值，提高电流放大率，无需使用变压器而产生驱动感性负载的高电流。
附图说明
图1为实施方式1的利用交流电压源和串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图。
图2为实施方式1的利用交流电压源和串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的另一结构图。
图3为实施方式1的利用交流电压源和串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的另一结构图。
图4为实施方式1的利用交流电压源和串联谐振电路驱动2个容性负载的电源装置的结构图。
图5为实施方式1的利用交流电压源和多级串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图。
图6为实施方式2的利用交流电压源和串联谐振电路驱动感性负载的电源装置的结构图。
图7为实施方式3的利用交流电流源和并联谐振电路驱动感性负载的电源装置的结构图。
图8为实施方式3的利用交流电流源和并联谐振电路驱动感性负载的电源装置的另一结构图。
图9为实施方式3的利用交流电流源和并联谐振电路驱动感性负载的电源装置的另一结构图。
图10为实施方式3的利用交流电流源和并联谐振电路驱动2个感性负载的电源装置的结构图。
图11为实施方式3的利用交流电流源和并联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图。
图12为实施方式4的使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)构成交流电压源的电源装置的结构图。
图13为实施方式4的使用MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)构成交流电压源的电源装置的结构图。
图14为实施方式4的使用晶闸管构成交流电流源的电源装置的结构图。
图15为实施方式4的使用IGBT构成交流电流源的电源装置的结构图。
图16为实施方式5的设置有电感调节电路的电源装置的结构图。
图17为实施方式5的设置有电容器调节电路的电源装置的结构图。
图18为实施方式7的根据容性负载的电压进行控制的电源装置的结构图。
图19为实施方式7的根据容性负载的电流进行控制的电源装置的结构图。
图20为实施方式7的根据交流电源的电流进行控制的电源装置的结构图。
图21为实施方式7的根据交流电源的电压、电流进行控制的电源装置的结构图。
图22为实施方式8的基于预先保存的最佳工作条件进行控制的电源装置的结构图。
附图标记
100、101、102、103、104、200、300、301、302、303、304、400、401、402、403、500、501、701、702、703、704、800：电源装置；1：交流电源；1A、1B：交流电压源；12：交流电源；12A、12B：交流电流源；2：容性负载；3：等效电容器；4：等效电阻；5：负载电感器；6：电感器；7：电容器；8：感性负载；9：等效电感器；10：等效电阻；11：负载电容器；13、13A、13B、13C、13D、13E：控制电路；14：恒压源；15：电容器；16：恒流源；17、18：电感器；19：电压检测器；20：电流检测器；21：负载电路；30、32：全桥逆变器；31：半桥逆变器；40：调节机构；41：调节机构；50：存储部；321：负载电路；2a、2b：容性负载；3a、3b：等效电容器；4a、4b：等效电阻；5a、5b：负载电感器；8a、8b：感性负载；9a、9b：等效电感器；10a、10b：等效电阻；11a、11b：负载电容器；5A：可变负载电感器；11A：可变负载电容器；L1：第1电感器；Ln－1：第(n－1)电感器；Ln：第n电感器；C1：第1电容器；Cn－1：第(n－1)电容器；Cn：第n电容器。
具体实施方式
实施方式1.
实施方式1涉及如下电源装置：该电源装置具备容性负载和作为对容性负载施加交流电压的电压源的交流电源，该电源装置具备如下结构：将第1电感器和第1电容器的串联电路连接于交流电源，将负载电感器和容性负载的串联电路并联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，使第1电感器和第1电容器的谐振频率与负载电感器和容性负载的谐振频率一致，使交流电源的频率与谐振频率一致。
另外，在实施方式1中，还对驱动感性负载的情况、构成多级谐振电路的情况进行说明。
以下，基于利用交流电压源和串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图即图1～图3、驱动2个容性负载的电源装置的结构图即图4以及利用交流电压源和多级串联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图即图5，对实施方式1的电源装置的结构及工作进行说明。
基于图1说明实施方式1的电源装置100的基本结构。另外，酌情参照图2、图3说明电源装置100的基本结构图即图1的变形例。
电源装置100具备交流电源1、容性负载2、与容性负载2构成谐振电路的负载电感器5，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的电感器6、电容器7。在此，电感器6及电容器7为权利要求中的第1电感器及第1电容器。
此外，关于谐振电路的Q值将在后说明。
在实施方式1中，假设交流电源1为电压型的交流电源、即交流电压源。关于电压型的交流电源、电流型的交流电源将在后说明。
容性负载2对应于例如臭氧发生器及阻挡放电灯。该容性负载2为交流电源1要驱动的负载。容性负载2的等效电路由作为容性分量的等效电容器3和作为电阻分量的等效电阻4来表示。
虽然在图1中等效电容器3和等效电阻4以串联方式表示，但有时也会是像例如图2那样以并联方式表示较为适当。另外，也有时会存在与等效电容器3串联的电阻分量和与等效电容器3并联的电阻分量这两者。
此外在图2中，为了与图1的电源装置100相区分，设为电源装置101。
虽然在电路上略有不同，但处理方法没有太大不同，因此关于容性负载2，如图1那样设为等效电容器3与等效电阻4以串联连接方式表示来进行说明。
在此，设等效电容器3的等效静电电容为Cs，设等效电阻4的电阻值为RL。
该等效静电电容Cs及等效电阻值RL根据容性负载2的物理工作而定，一般随时间而变动。但是在进行电路方面的处理时能够使用其平均值。
例如，如专利文献1中说明的那样，此处定义的等效静电电容Cs或等效电阻值RL为这样的等效平均值。
在以串联谐振方式驱动容性负载2的情况下，串联设置电感器。在图1中负载电感器5为串联谐振用的电感器。在此，设负载电感器5的电感为Ls。
在本申请中，除此之外，电感器6和电容器7如图1那样串联连接于交流电源1。在此，设电感器6的电感为Lp，设电容器7的静电电容为Cp。
在从交流电源1观察到的负载的意义上，将包括该容性负载2且包括构成本申请的谐振电路的电感器6(电感Lp)、电容器7(静电电容Cp)及负载电感器5(电感Ls)的电路记载为负载电路21。
此外在实施方式1中，在图2以后省略了对与负载电路21对应的电路的图示。
该负载电路21的工作特征在于谐振电路为2级。
即，由串联连接于交流电源1的电感器6和电容器7构成第一级谐振电路。由并联连接于电容器7的容性负载2和负载电感器5的串联电路构成第二级谐振电路。
将对使第一级谐振电路(电感器6和电容器7的串联电路)和第二级谐振电路(容性负载2和负载电感器5的串联电路)的谐振频率都与交流电源1的频率fv一致的情况、也就是式(1)成立的情况进行说明。此外，设交流电源1的频率为fv。
Ls·Cs＝Lp·Cp＝1/((2π·fv)＾2) (1)
负载电感器5与容性负载2的等效电容器3的阻抗被抵消，负载电感器5、等效电阻4、等效电容器3的串联电路的视在阻抗仅为等效电阻4的等效电阻值RL。
在该情况下，等效于如下电路：电感器6和电容器7串联连接于交流电源1，而且等效电阻4并联连接于电容器7。
进而根据式(1)，电感器6和电容器7也达到谐振条件，因此从交流电源1仅可见到等效电阻4。
也就是说，交流电源1的功率因数为1，能够进行效率最高的驱动。
该负载电路21的特征在于能够自由设计升压比这一点。对该特征进行说明。
在此，首先考虑以谐振频率f0(角频率ω0)驱动通常的电感器(设电感为L)、电容器(设静电电容为C)及电阻(设电阻值为R)的串联谐振电路的情况。其关系由式(2)表示。
ω0＝2π·f0＝1/(√(L·C)) (2)
另外，其Q值由式(3)表示。
Q＝(1/R)·(√(L/C))＝(ω0·L)/R＝1/(ω0·C·R) (3)
在此，容性负载2为驱动对象，其等效电路常数、也就是等效电容器3的等效静电电容Cs和等效电阻4的等效电阻值RL无法变更。另外交流电源1的频率能够微调，但由于对容性负载2的性能影响大因此无法大幅变更。
由此，容性负载2和负载电感器5的谐振电路的Q值由式(3)唯一地确定。Q值为升压比的最大值、也就是容性负载2的电压(在此为施加于等效电容器3的电压)与电源电压之比的最大值。
在将交流电源1的频率从谐振频率f0变更时，升压比变得小于(3)的Q值。也就是说，如果根据容性负载2的工作条件决定了交流电源1的频率，则容性负载2和负载电感器5的谐振电路的Q值唯一地确定，通过该谐振电路决定了能够升压多少。
另一方面，在如图1那样的电路结构的情况下，通过追加电感器6和电容器7，能够自由设计升压比。
即，当负载条件(等效电容器3的静电电容Cs和等效电阻4的等效电阻值RL)及驱动条件(交流电源1的频率)已定时，在谐振条件下，负载电感器5的电感Ls的值根据式(1)而决定。因此，容性负载2和负载电感器5的谐振电路的Q值无法变更。
但是，电感器6的电感Lp及电容器7的静电电容Cp在满足式(1)的范围内能够自由决定。
关于施加于容性负载2的电压也就是升压比，为第一级谐振电路(电感器6和电容器7的谐振电路)的升压比与第二级谐振电路(容性负载2和负载电感器5的谐振电路)的升压比之积，能够自由设计施加于容性负载2的电压。
因为在图1的电路中，第一级的电感器6和电容器7在谐振条件下起到等效作用，所以可以将其调换而形成如图3那样的结构。
此外在图3中，为了与图1的电源装置100相区分，设为电源装置102。
适合于想要在电源停止时使高压侧(容性负载2的高压侧)的电位可靠地为零的情况。为了表示这一点，在图3中特别记载了GND电位。
接下来，基于图4说明用1个交流电源同时驱动2个容性负载的情况。在此在图4中，为了与图1的电源装置100相区分，设为电源装置103。
电源装置103具备：交流电源1，2个容性负载2a、2b，与各容性负载2a、2b分别构成谐振电路的负载电感器5a、5b，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的电感器6、电容器7。
容性负载2a具备等效电容器3a和等效电阻4a。容性负载2b具备等效电容器3b和等效电阻4b。
在此，容性负载2b及负载电感器5b为权利要求中的第2容性负载及第2负载电感器。
图4中具有能够用一个交流电源1同时驱动2个容性负载2a、2b的特征。容性负载2a与容性负载2b可以相同，也可以不同。
在电路常数不同的情况下，需要以分别满足式(1)的方式设计各自的谐振用的负载电感器5a及负载电感器5b。容性负载2a及容性负载2b的等效电阻的电阻值可以不同。
与此前的电源装置100～电源装置102同样地，在该电源装置103中也是，GND可以取在任何地方。但是，由于存在多个容性负载2a、2b，因此一般如图4所示取在容性负载2a与容性负载2b的连接点。
如果在容性负载2a与容性负载2b的等效静电电容相等、负载电感器5a与负载电感器5b的值相同的情况下，通过设置共用的电感器，能够简化电路。
即，如果在从电感器6与电容器7的连接点到容性负载2a与容性负载2b的连接点的路径上设置共用的电感器，则能够用一个电感器来使负载电感器5a和负载电感器5b成为共用的。其结果是能够实现小型化、低成本化。
但是，在如图4所示容性负载2a与容性负载2b的连接点为GND电位的情况下，由于该结构而导致电感器6与电容器7的连接点的电位以及交流电源1的电位在高电压下发生变动。
接下来，基于图5对使用了多级的电感器和电容器的谐振电路的电源装置进行说明。此处在图5中，为了与图1的电源装置100相区分，设为电源装置104。
在图1的电源装置100中LC谐振电路为2级，但也能够做成3级以上的结构。
电源装置104具备交流电源1、容性负载2、与容性负载2构成谐振电路的负载电感器5，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的第1电感器L1、第1电容器C1、……、第(n－1)电感器Ln－1、第(n－1)电容器Cn－1、第n电感器Ln、第n电容器Cn。其中，n为2以上的整数。
在此，第1电感器L1和第1电容器C1构成第1谐振电路，……，第(n－1)电感器Ln－1和第(n－1)电容器Cn－1构成第(n－1)谐振电路，第n电感器Ln和第n电容器Cn构成第n谐振电路。
此外，为了形成为多级并对记载进行概括，将第1电感器记载为L1，将第1电容器记载为C1。
通过以式(1)的方式调节各级LC谐振电路的谐振频率，能够得到将图1中说明过的电源装置100的升压比进一步提高的效果。
此外在图5中，例如对连接为串联电路的第1电感器L1和第1电容器C1当中的第1电容器C1并联连接有第2电感器L2和第2电容器C2的串联电路。但是，如图1和图3中说明过的那样，将第2电感器L2和第2电容器C2的串联电路并联连接于第1电感器L1，也能够得到同样的效果。
如以上说明过的那样，实施方式1的电源装置具备容性负载和作为对容性负载施加交流电压的电压源的交流电源，该电源装置具备如下结构：将第1电感器和第1电容器的串联电路连接于交流电源，将负载电感器和容性负载的串联电路并联连接于第1电感器或第1电容器中的任意者，使第1电感器和第1电容器的谐振频率与负载电感器和容性负载的谐振频率一致，使交流电源的频率与谐振频率一致。由此，关于实施方式1的电源装置，能够自由设计谐振电路的Q值，提高升压比，无需使用变压器而产生驱动容性负载的高电压。
实施方式2.
在实施方式2的电源装置中，用交流电压源驱动感性负载。
基于利用交流电压源和串联谐振电路驱动感性负载的电源装置的结构图即图6，以与实施方式1的差异为中心，对实施方式2的电源装置进行说明。
在实施方式2的图6中，对与实施方式1相同或相当的部分附加同一附图标记。
此外，为了与实施方式1相区分，设为电源装置200。
在实施方式1中，说明了对臭氧发生器及使用阻挡放电的灯等容性负载的驱动。
在实施方式2中，将对实施方式1的电源装置100的基本结构也能够用于感性负载的驱动的情况进行说明。
在此，感性负载是指电特性上包括强感应分量的负载，例如IH(inductionheating，感应加热)烹饪加热器等的感应加热用线圈是代表性示例。
电源装置200具备作为交流电压源的交流电源1、感性负载8、与感性负载8构成谐振电路的负载电容器11，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的电感器6、电容器7。
该感性负载8是交流电源1要驱动的负载。感性负载8的等效电路由作为感性分量的等效电感器9和作为电阻分量的等效电阻10来表示。
在图6中，用等效电感器9和等效电阻10的串联连接来表示感性负载8的等效电路。然而，如实施方式1中说明过的那样，取决于感性负载，有时用等效电感器和等效电阻的并联连接、或者用与等效电感器串联的等效电阻和与等效电感器并联的等效电阻这两者来表示较为适当。
虽然在电路上略有不同，但处理方法没有太大不同，因此设为如图6那样用等效电感器9和等效电阻10的串联连接表示感性负载8来进行说明。
在此，设等效电感器9的电感为Ls，设负载电容器的静电电容为Cs。
根据图6可知，作为电压源的交流电源1和电容器7(静电电容为Cp)、电感器6(电感为Lp)与实施方式1的图1是共通的。负载电容器11(静电电容为Cs)和感性负载8的串联电路并联连接于电容器7。
如用等效电路表达而清楚可知，图6的电路与实施方式1的图1完全相同，能够期待同样的效果。
在设交流电源1的频率为fv时，如果以满足式(1)的方式确定电路常数、即等效电感器9的等效电感Ls、负载电容器11的静电电容Cs、电感器6的电感Lp、电容器7的静电电容Cp，则能够对感性负载8的两端施加高电压。
也就是说，通过将电感器6与电容器7的串联电路连接于交流电源1，将负载电容器11和感性负载8的串联电路并联连接于电感器6或电容器7中的任意者，使电感器6和电容器7的谐振频率与负载电容器11和感性负载8的谐振频率一致，使交流电源的频率fv与谐振频率一致，能够对感性负载8的两端施加高电压。
虽然未图示，但也能够同样地实现如依照图6的实施方式1的图2～图4中示出的结构。
也就是说，通过追加电容器7和电感器6的串联谐振电路，利用交流电压源，能够对感性负载8施加比用感性负载8和负载电容器11的通常的串联谐振可实现的电压高的电压。
实施方式3.
在实施方式3的电源装置中，用交流电流源驱动感性负载。
基于利用交流电流源和并联谐振电路驱动感性负载的电源装置的结构图即图7～图9、驱动2个感性负载的电源装置的结构图即图10以及利用交流电流源和并联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构图即图11，以与实施方式1的差异为中心，对实施方式3的电源装置进行说明。
在实施方式3的图7～图11中，对与实施方式1相同或相当的部分附加同一附图标记。
此外，为了与实施方式1相区分，设为电源装置300。
在实施方式2中，说明了为了对感性负载施加高于通常的串联谐振的电压的目的而使用作为电压源的交流电源的例子。
然而，一般来说感性负载为电感器、也就是线圈，因此用途多为使大电流流过而非施加高电压。而且，作为将大电流“放大”而非将高电压“升压”的电路，并联谐振电路比串联谐振电路适合。
在并联谐振中，将电感器和电容器并联连接于交流电流源，即使来自交流电源的电流非常小，电感器和电容器的电流也通过谐振被大幅放大。据此，能够使大电流流过电感器或电容器。
基于图7说明实施方式3的电源装置300的基本结构。另外，酌情参照图8、图9来说明电源装置300的基本结构图即图7的变形例。
电源装置300具备作为交流电流源的交流电源12、感性负载8、与感性负载8构成谐振电路的负载电容器11，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的电感器6、电容器7。
虽然在图7中，感性负载8是通过等效电感器9和等效电阻10的串联电路来表示的，但有时也如图8那样通过等效电感器9和等效电阻10的并联电路来表示较为适当。
此外在图8中，为了与图7的电源装置300相区分，设为电源装置301。
在此，设等效电感器9的电感为Ls，设等效电阻10的电阻值为RL。该等效电感Ls及等效电阻值RL根据感性负载8的物理动作而定，一般随时间而变动。但是在进行电路方面的处理时能够使用其平均值。
与实施方式1同样地，此处定义的等效电感Ls或等效电阻值RL是这样的等效平均值。
在以并联谐振方式驱动感性负载8的情况下，并联设置电容器。图7的负载电容器11为并联谐振用的电容器。在此，设负载电容器11的静电电容为Cs。
在本申请中，除此之外，电容器7和电感器6如图7那样并联连接于交流电源12。在此，电容器7的静电电容为Cp，电感器6的电感为Lp。
在从交流电源12观察到的负载的意义上，将包括该感性负载8且包括构成本申请的谐振电路的电容器7(静电电容Cp)、电感器6(电感Lp)及负载电容器11(静电电容Cs)的电路记载为负载电路321。
此外在实施方式3中，在图8以后省略了对与负载电路321对应的电路的图示。
该负载电路321的工作特征在于谐振电路为2级。
即，由并联连接于交流电源12的电容器7和电感器6构成第一级谐振电路。由串联连接于电感器6的感性负载8和负载电容器11的并联电路构成第二级谐振电路。
在使第一级谐振电路和第二级谐振电路的谐振频率都与交流电源12的频率fv一致而式(1)成立时，与实施方式1中说明过的原理同样地能够使大电流流过感性负载8。
即，通过使作为交流电流源的交流电源12流出的电流首先在第一级的电感器6和电容器7的谐振电路发生谐振，再在第二级的负载电容器11和感性负载8的谐振电路发生谐振，由此能够使大电流流过感性负载8。
该负载电路321的特征在于能够自由设计电流放大率这一点。由于该特征的说明与实施方式1是同样的，因此省略。
因为在图7的电路中第一级的电感器6和电容器7在谐振条件下起到等效作用，所以也可以将其调换而形成如图9那样的结构。
此外在图9中，为了与图7的电源装置300相区分，设为电源装置302。
通过将电感器6和电容器7的并联电路连接于交流电源12，将负载电容器11和感性负载8的并联电路串联连接于电感器6或电容器7中的任意者，使电感器6和电容器7的谐振频率与负载电容器11和感性负载8的谐振频率一致，使交流电源12的频率fv与谐振频率一致，由此能够自由设计谐振电路的Q值，提高电流放大率，无需使用变压器而产生驱动感性负载的高电流。
接下来，基于图10说明用1个交流电源同时驱动2个感性负载的情况。此处在图10中，为了与图7的电源装置300相区分，设为电源装置303。
电源装置303具备：交流电源12，2个感性负载8a、8b，与各感性负载8a、8b分别构成谐振电路的负载电容器11a、11b，还有为了放大谐振电路的Q值而使用的电感器6、电容器7。
感性负载8a具备等效电感器9a和等效电阻10a。感性负载8b具备等效电感器9b和等效电阻10b。
在此，感性负载8b及负载电容器11为权利要求中的第1感性负载及第2负载电容器。
图10中具有能够用一个交流电源12同时驱动2个感性负载8a、8b的特征。感性负载8a与感性负载8b可以相同，也可以不同。然而，需要在各谐振电路中维持谐振条件也就是式(1)。
也能够使用并联谐振型电路来驱动实施方式1中说明过的容性负载。图11中示出使用并联谐振电路驱动容性负载的电源装置的结构例。
此处在图11中，为了与图7的电源装置300相区分，设为电源装置304。
在电源装置304中，由电感器6和电容器7构成第一级并联谐振电路，由容性负载2与负载电感器5构成第二级并联谐振电路。
即，在电源装置304中，用作为交流电流源的交流电源12通过使用电感器6和电容器7而形成的并联谐振电路来驱动容性负载2。
也就是说，通过采用如下结构：将电感器6和电容器7的并联电路连接于交流电源12，将负载电感器5与容性负载2的并联电路串联连接于电感器6或电容器7中的任意者，使电感器6和电容器7的谐振频率与负载电感器5和容性负载2的谐振频率一致，使交流电源的频率与谐振频率一致，由此能够使用交流电流源来自由设计谐振电路的Q值，提高电流放大率，无需使用变压器而产生驱动容性负载的高电流。
此外，基于图11的电源装置304，也能够与图10的电源装置303同样地形成为同时驱动2个容性负载的结构。
如以上说明的那样，在实施方式3的电源装置中，用交流电流源驱动感性负载。
由此，关于实施方式3的电源装置，能够使用作为电流源的交流电源自由设计谐振电路的Q值，提高电流放大率，无需使用变压器而产生驱动感性负载的高电流。
实施方式4.
在实施方式4中，对于在实施方式1中说明过的交流电压源和在实施方式3中说明过的交流电流源，说明具体的结构例。
基于使用IGBT构成交流电压源的电源装置的结构图即图12、使用MOSFET构成交流电压源的电源装置的结构图即图13、使用晶闸管构成交流电流源的电源装置的结构图即图14以及使用IGBT构成交流电流源的电源装置的结构图即图15，对实施方式4的电源装置进行说明。
在实施方式4的结构图中，对与实施方式1、3相同或相当的部分附加同一附图标记。
首先，对交流电压源进行说明。
电压源是指被设计为将输出的电压值控制为某个值的电源，理想情况下是无论电流增加多少而输出电压都不发生变动、也就是电源的内部阻抗为零的电源。
虽然内部阻抗为零的电源实际上不存在，但考虑到该特性来设计电源。交流电压源是指使其电压的值以某个频率发生变动的电压源。
基于图12对使用IGBT构成交流电压源的电源装置400进行说明。
电源装置400具备交流电压源1A、对交流电压源1A的逆变器部进行控制的控制电路13以及负载电路21。
交流电压源1A具备恒压源14、用于使恒压源14的输出电压稳定的电容器15以及由4个作为元件的IGBT构成的全桥逆变器30。
在此，交流电压源1A对应于实施方式1的图1的交流电源1。
控制电路13对IGBT的开关进行控制以得到预定频率的交流波形。IGBT为电压型元件，从全桥逆变器30输出由恒压源14和开关波形所确定的电压波形。即，交流电压源1A作为电压型逆变器发挥功能。
负载电路21包括由等效电容器3和等效电阻4构成的容性负载2、负载电感器5、电容器7及电感器6。对于负载电路21，已在实施方式1中说明完毕，故在此省略说明。
接下来基于图13，对使用MOSFET构成交流电压源的电源装置401进行说明。此外在图13中，为了与图12的电源装置400相区分，设为电源装置401。
电源装置401具备交流电压源1B、对交流电压源1B的逆变器部进行控制的控制电路13以及负载电路21。
交流电压源1B具备恒压源14、用于使恒压源14的输出电压稳定的电容器15以及由2个作为元件的MOSFET构成的半桥逆变器31。
在此，交流电压源1B对应于实施方式1的图1的交流电源1。
控制电路13对MOSFET的开关进行控制以得到预定频率的交流波形。MOSFET为电压型元件，从半桥逆变器31输出由恒压源14和开关波形所确定的电压波形。即，交流电压源1B作为电压型逆变器发挥功能。
接下来对交流电流源进行说明。
电流源是指被设计为将输出的电流值控制为某个值的电源，理想情况下是无论输出的电压变得多高而都能够维持恒定电流值、也就是电源的内部导纳为零(阻抗无限大)的电源。
阻抗无限大的电源实际上实现不了，但考虑到该特性来设计电源。交流电流源是指使其电流的值以某个频率发生变动的电流源。
基于图14对使用晶闸管构成交流电流源的电源装置402进行说明。此外在图14中，为了与图12的电源装置400相区分，设为电源装置402。
电源装置402具备交流电流源12A、对交流电流源12A的逆变器部进行控制的控制电路13以及负载电路321。
交流电流源12A具备恒流源16、用于使恒流源16的输出电流稳定的电感器17以及由4个作为元件的晶闸管构成的全桥逆变器32。
在此，交流电流源12A对应于实施方式3的图7的交流电源12。
控制电路13对晶闸管的开关进行控制以得到预定频率的交流波形。晶闸管为电流型元件，通过使电流接通/断开(ON/OFF)，从而从全桥逆变器32输出由恒流源16和开关波形所确定的电流波形。即，交流电流源12A作为电流型逆变器发挥功能。
负载电路321包括由等效电感器9和等效电阻10构成的感性负载8、负载电容器11、电容器7及电感器6。对于负载电路321，已在实施方式3中说明完毕，故在此省略说明。
电流型逆变器通常由作为电流开关元件的晶闸管构成。除了通常的晶闸管以外，还能够使用GTO(Gate Turn Off thyristor，栅极关断晶闸管)、GCT(Gate CommutatedTurn off thyristor，栅极换向关断晶闸管)、SI晶闸管(Static Induction thyristor，静电感应晶闸管)及MOS栅极晶闸管来构成。
最近，由于如IGBT及MOSFET这样的电压型开关元件很普遍，因此逆变器也多使用电压型。然而，在使用并联型谐振电路时，电流型电源是适合的，在使用电压型开关元件时，使电压型逆变器的特性接近电流型来使用。
图15中示出该情况的结构例。此外在图15中，为了与图12的电源装置400相区分，设为电源装置403。
电源装置403具备交流电流源12B、对交流电流源12B的逆变器部进行控制的控制电路13以及负载电路321。
交流电流源12B具备恒压源14、用于使恒压源14的输出电压稳定的电容器15、由4个作为元件的IGBT构成的全桥逆变器30，还有用于使全桥逆变器30的输出电流稳定的电感器18。
在此，电感器18具有高电感值。通过设置该电感器18，使全桥逆变器30的输出电流稳定，从电感器18的次级侧观察到的电源阻抗变高，使还包括电感器18在内的逆变器电路具有与交流电流源接近的特性。
此外，控制电路13与电源装置400中的说明是同样的，并且负载电路321与电源装置402中的说明是同样的，故省略说明。
实际电源不会是理想电压源或理想电流源，其内部阻抗为既非零也非无限大的有限值。说到底只是以电压源或电流源为目标而设计出的、或者与电压源及电流源的特性接近的电源。
本申请中所谓的“交流电压源”意味着以电压源为目标而设计、且与电压源的特性比较接近的电源。同样地“交流电流源”意味着以电流源为目标而设计、且与电流源的特性比较接近的电源。
在以上说明中，虽然仅以使用了开关元件的逆变器为例进行了说明，但还有其它得到交流电压的方法。例如能够使用基于线性放大器的双极电源。另外，在不需要使频率可变的情况下，也能够直接使用商用频率或使用谐波。
实施方式5.
在实施方式5的电源装置中，设置有调节构成谐振电路的电感器的电感或电容器的静电电容的机构。
基于设置有电感调节电路的电源装置的结构图即图16以及设置有静电电容调节电路的电源装置的结构图即图17，以与实施方式1的差异为中心，对实施方式5的电源装置进行说明。
在实施方式5的结构图中，对与实施方式1相同或相当的部分附加同一附图标记。
如实施方式1中说明过的那样，如果使用本申请的电源装置的结构则能够自由设计谐振电路的Q值。换言之也能够将Q值设为非常高的值。
然而，当Q值高时，发生谐振的频率的宽度变窄。也就是说，当制作Q值高的电路时，难以实现谐振电路的匹配。
谐振电路由电抗器及电容器构成，这些电路构成要素的特性通常随温度及时间经过而变化。也就是说电感值及静电电容发生变化。
另外，关于容性负载或感性负载，一般来说当工作条件改变时其电特性会发生变化。
关于作为容性负载的阻挡放电负载，如通常所知，平均静电电容取决于功率的变化而发生变化。这种电路的电感或静电电容的变化对电路的谐振特性造成影响。一般还认为在Q值非常高、能够发生谐振的频率范围极窄的情况下，电路会脱离谐振而不再工作。
由此，优选的是在应用本申请的电源装置时，有一些维持电路谐振的调节机构。
在实现维持电路谐振的调节机构的情况下，存在调节谐振的手段和基于什么如何进行调节的控制方法这2个技术课题。依次进行说明。
首先对调节谐振的手段进行说明。
能够最容易地进行应用的调节谐振的手段为基于频率的调节。
在本申请的电源装置中，在实施方式4中主要对使用逆变器作为交流电源的情况进行了说明。使用实施方式4的图12～图15的电源装置400～电源装置403中说明过的控制各逆变器的控制电路13，容易使其频率可变。
由此，优选的是在用于本申请的电源装置的逆变器中具备能够控制频率的机构。
另一方面，还考虑到频率不可变的情况。
例如，相当于需要以特定频率工作的情况、从外部给定频率指令值的情况、需要与其它装置匹配的情况。
另外，相当于利用频率固定的交流电源而非逆变器、例如直接利用电网系统(grid)的交流的情况，或者由于无线电法的限制而想要以13.56MHz或其倍频频率进行振荡的情况。
在这种情况下，需要固定频率、调节电路常数以使谐振匹配。为此，设置能够调节电感器的电感或电容器的静电电容的机构。
图16中示出使用该调节机构的具体的电源装置的结构例。
电源装置500具备作为电压源的交流电源1、由等效电容器3和等效电阻4构成的容性负载2、与容性负载2构成谐振电路的可变负载电感器5A以及为了放大谐振电路的Q值而使用的电容器7和电感器6。
电源装置500还具备：电压检测器19，检测施加于容性负载2的电压；以及调节机构40，调节可变负载电感器5A的电感。
在调节电感器(线圈)的电感时，通常需要机械性地调节。在此说明的调节机构40包括这样的机械性调节机构。
进而，还能够例如设置对电路的电压进行检测的电压检测器19，将该检测电压值反馈到调节机构40。在该情况下，调节机构40以使检测电压最大的方式调节可变负载电感器5A的电感值。
图16的电源装置500采用根据来自电压检测器19的电压值使用调节机构40对可变负载电感器5A的电感值进行反馈调节的结构。
此外，虽然图16的电源装置500是对实施方式1的图1的电源装置100的负载电感器5设置有调节机构的电源装置，但也能够对实施方式3的图7的电源装置300的负载电容器11设置调节机构。
图17中示出对实施方式3的图7的电源装置300的负载电容器11设置有调节机构的结构例。此外在图17中，为了与图16的电源装置500相区分，设为电源装置501。
图17的电源装置501根据来自电压检测器19的电压值，使用调节机构41对可变负载电容器11A的静电电容值进行反馈调节。
进而，还能够对构成电源装置100或电源装置300的第一级谐振电路的电感器6或电容器7设置调节机构。
即，例如针对实施方式1的图1的电源装置100设置使电感器6的电感、电容器7的静电电容、负载电感器5的电感当中的至少一个电感或静电电容可变的调节机构是有效的。
另外，例如针对实施方式3的图7的电源装置300设置使电感器6的电感、电容器7的静电电容及负载电容器11的静电电容当中的至少一个电感或静电电容可变的调节机构是有效的。
而且，能够将以上在实施方式5中说明过的各调节机构设置于实施方式2的图6的电源装置200及实施方式3的图11的电源装置304。
进而，还考虑到虽然能够使交流电源的频率可变、但可变范围受到限制的情况。
例如，在臭氧发生器等的阻挡放电中，由于接通功率与频率成比例，因此适当的频率范围受限。而且，电路元件的电路常数的变动宽度、或者由工作条件导致的容性负载等的平均静电电容的变化幅度大，有时无法在利用电源装置而能够可变的频率范围内进行调节。在该情况下，设置对电路元件的电路常数进行调节的机构是一种解决方法。
在该情况下，由于能够用逆变器进行在窄频率范围内的频率微调，因此不需要使电感或静电电容的值连续变化，只要能够以几个等级来进行调节即可。
具体而言，通过并联设置多个电感器或电容器，用继电器对它们进行切换，由此也能够调节电感或静电电容的值。
实施方式6.
在实施方式6中，关于构成电源装置的谐振电路的电路常数及交流电源的频率，对可允许的变动范围进行定量研究。
为了使本源的电源装置充分发挥其性能，需要满足式(1)。然而，例如在容性负载的平均静电电容Cs发生变化时，仅改变频率无法使式(1)的2个等号两者都成立。虽然只要设置两处使电感或静电电容改变的机构就能够使式(1)的2个等号同时成立，但使电路常数在物理上改变会在机械构造上变得复杂。
由此，在本申请的电源装置的设计中，首先，即使设计为在额定条件下满足式(1)，也需要确认负载的静电电容或电感的变动范围是什么范围。另外，在负载的静电电容或电感发生变动时，尤其是在电路常数根据负载的功率等工作条件而发生变化时，需要确认在其变化时及暂态响应时、启动时等电路常数如何变化。进而还需要确认该电路常数的变化对谐振产生多大影响、电路的工作是否有问题。
在该情况下，可以考虑对逆变器的频率进行控制以使谐振顺利匹配。本申请的电源装置的要点在于构成满足式(1)的电路，假定当电路的电感及静电电容同时发生了变化的情况下变得违反式(1)的条件而谐振不再完全匹配时，需要采取对策。
即，重点是如何使频率变化、如何设计工作的允许范围及控制方法。
接下来，关于本申请的电源装置，对于可以在多大程度上偏离式(1)的等号进行定量研究。
当在谐振角频率ω0(谐振点)负载的电压被升压到Vp时，将使其角频率从ω0向稍低的方向变化而负载的电压变到Vp/2的角频率设为ω1。同样地，将使得向稍高的方向变化而变到Vp/2的角频率设为ω2。
此时Q值由式(4)来表示。另外，根据式(4)导出式(5)。
Q＝ω0/(ω2－ω1) (4)
ω2－ω1＝ω0/Q (5)
在此，当假设本申请的电源装置所期望的Q值的值为5以上、优选为10以上时，当Q＝5时，电压变到一半的频率宽度为谐振频率的20％，当Q＝10时，电压变到一半的频率宽度为10％以下。
当返回式(1)对此进行考虑时，当假设Q＝5时，在频率相对于谐振频率变动20％的宽度、也就是变动±10％时，式(1)的右边变动±20％。同样地，当假设Q＝10时，在频率相对于谐振频率变动10％的宽度、也就是变动±5％时，式(1)的右边变动±10％。
这不仅针对频率，对于电路常数也是同样的。
也就是说，在Q＝5时，例如电路常数发生变动，其结果是Lp×Cp变动20％时，意味着当按照变动前的频率fv原样进行驱动时，升压电压变为一半。
该看法成为式(1)的变动范围的基准。也就是说，在Q＝5时，应进行假设式(1)的各项变动约±20％的设计。
当Q值变大时，该(允许)变动宽度也变小，例如如果为Q＝10，则为约±10％。
当用表达式来表示上述研究结果时，Q＝5时各电路常数的允许变动范围为式(6)、式(7)。
0.8/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)＾2) (6)
0.8/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)＾2) (7)
Q＝10时各电路常数的允许变动范围为式(8)、式(9)。
0.9/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.1/((2π·fv)＾2) (8)
0.9/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.1/((2π·fv)＾2) (9)
由此，如之前说明过的那样，由于作为本申请的电源装置的Q值的值，以5以上为目标，因此例如针对实施方式1的图1的电源装置100，采用基本满足式(6)、式(7)的结构是有效的。
另外，针对实施方式2的图6的电源装置200，采用基本满足式(6)、式(7)的结构是有效的。
另外，针对实施方式3的图7的电源装置300及图11的电源装置304，采用基本满足式(6)、式(7)的结构是有效的。
实施方式7.
实施方式7涉及采用如下结构的电源装置：其中检测谐振电路的电压、电流中的任意一者或这两者并反馈到逆变器的控制电路以维持谐振状态；以及涉及采用如下结构的电源装置：其中通过检测交流电源的电压和电流并使电压、电流的相位差最小来维持谐振状态。
基于根据容性负载的电压进行控制的电源装置的结构图即图18、根据容性负载的电流进行控制的电源装置的结构图即图19、根据交流电源的电流进行控制的电源装置的结构图即图20以及根据交流电源的电压、电流进行控制的电源装置的结构图即图21，以与实施方式1的差异为中心，对实施方式7的电源装置进行说明。
在实施方式7的结构图中，对与实施方式1相同或相当的部分附加同一附图标记。
在实施方式7中，对如何确认实现了谐振电路的谐振、如何进行控制的控制方法进行说明。另外，对应用了各控制方法的具体的电源装置的结构例进行说明。
虽然各控制方法的应用是基于实施方式1的图1的电源装置100的，但也能够同样地应用于其它电源装置。
首先，基于图18说明根据容性负载的电压进行控制的电源装置的结构例。在图18中，为了与实施方式1的图1相区分，设为电源装置701、控制电路13A。
电源装置701具备作为电压源的交流电源1、由等效电容器3和等效电阻4构成的容性负载2、与容性负载2构成谐振电路的负载电感器5以及为了放大谐振电路的Q值而使用的电容器7和电感器6。
电源装置701还具备：电压检测器19，检测施加于容性负载2的电压；以及控制电路13A，根据电压检测器19的检测电压控制作为交流电压源的交流电源1的逆变器部。
此外在实施方式7的电源装置701中，由于容性负载2、负载电感器5、电容器7及电感器6与实施方式1的电源装置100相同，因此仅对追加的控制电路13A、电压检测器19进行说明。
用检测容性负载2两端的电压的电压检测器19检测施加于容性负载2的电压、即电压检测器19两端的电压，并反馈到控制电路13，控制作为交流电压源的交流电源1的逆变器部。
具体而言，由于容性负载2两端的电压为交流，因此例如检测电压检测器19的检测电压的振幅，将其反馈到控制电路13，控制逆变器的频率以使该检测电压的振幅值为最大。
就以利用串联谐振电路使电压升压为目的的电源装置而言，这是最直接的检测及控制方法。
接下来，基于图19说明根据容性负载的电流进行控制的电源装置的结构例。在图19中，为了与图18相区分，设为电源装置702、控制电路13B。
图19的电源装置702与图18的电源装置701的不同点在于，用电流检测器20检测流过容性负载2的电流，而不是用电压检测器19检测容性负载2两端的电压。仅对该点进行说明。
因为当电压上升时通常电流也增大，所以通过用电流检测器20检测流过容性负载2的电流，反馈到控制电路13B以使检测电流为最大，由此能够间接地搜索谐振点。
图19为对电压谐振型电路应用了电流检测的例子。
虽然未图示，检测如实施方式3的图7的电源装置300那样的电流谐振型电路的感性负载8的电流，与图18中检测电压同样地，是检测作为控制目标的想要放大的电流的直接的检测方法。通过将该检测到的电流反馈到控制电路，进行控制以使检测电流为最大，由此能够直接搜索谐振点。
另外，针对实施方式3的图7的电源装置300，通过检测感性负载8的电压，将该检测到的电压反馈到控制电路，进行控制以使检测电压为最大，由此能够间接搜索谐振点。
在图18的电源装置701中，还可以考虑检测电容器7的电压，以代替检测容性负载2两端的电压。然而在该情况下，对第一级的谐振状态进行检测，是间接的检测方法。
此外，关于电压或电流的检测，观察其振幅或有效值是最容易且明确的检测方法，但此外也可以考虑观察波形的谐波。
也就是说，这是因为谐振电路越接近谐振，则谐振电路的电压、电流波形越接近正弦波，谐波的比例越小。监视谐振电路的电压、电流波形的谐波，以使电压、电流波形尽可能接近正弦波的方式进行控制以使谐波尽可能小，由此能够接近于谐振点。
接下来，基于图20对根据交流电源的电流进行控制的电源装置的结构例进行说明。在图20中，为了与图18相区分，设为电源装置703、控制电路13C。
图20的电源装置703与图19的电源装置702的不同点在于，用电流检测器20检测流过电感器6的电流、而不是检测流过容性负载2的电流。
在图20中虽然是检测流过电感器6的电流，但这倒不如说应视为检测交流电源1的逆变器的电流。此时需要注意的是，当对于容性负载2的接通功率相同时，图20的检测电流越小则越接近于谐振点。
另外，优选的是在检测交流电源1的逆变器的电流时，以使从逆变器输出观察到的、包含谐振电路在内的负载的功率因数尽可能接近1的方式进行控制。也就是说，通过检测交流电源1的输出电压、输出电流，进行控制以使该输出电压、输出电流的相位尽可能为相同相位、即输出电压与输出电流的相位差为最小，由此能够接近于谐振点。
图21中示出该情况的具体的结构例。在图21中，为了与图18相区分，设为电源装置704、控制电路13D。
在图21的电源装置704中，检测交流电源1的输出电压、输出电流，控制电路13D基于该输出电压、输出电流进行控制，以使该输出电压、输出电流的相位差为最小。
在该情况下为电压型逆变器，控制电路13D掌握逆变器输出波形。因此，优选的是进行如下控制：使得相对于逆变器的电压波形，电流波形尽可能为相同相位、即相位差为零，或者如将在后说明的那样为滞后相位，或者在电流为零的瞬间进行逆变器的开关、即进行所谓的零电压开关。
逆变器的电压波形与电流波形为相同相位，表示功率因数为最大，也就是说工作于谐振点。
该控制方法也能够应用于电流型逆变器、例如实施方式3的图7的电源装置300。
即，通过进行控制以使作为交流电流源的交流电源12的输出电压与输出电流的相位差为最小，由此能够接近于谐振点(未图示)。
以上，对使用电压检测器或电流检测器来检测谐振电路的状态、进行控制以使谐振电路接近谐振状态的方法进行了说明。在以上说明中，虽然说明了对于电压检测器及电流检测器仅使用一个的例子，但也能够使用电压检测器和电流检测器这两者，也可以使用多个电压检测器、电流检测器进行多个电压或电流的检测。
另外，对根据逆变器的电压、电流的相位差检测最佳驱动条件的方法进行了说明，但由于谐振状态灵敏地表现于电流与电压的相位差，因此进行对电压及电流的检测、检测电压波形及电流波形的相位差并用于控制也是有用的。
另外，以上实施方式7中说明过的维持谐振电路的谐振状态的方法也能够应用于实施方式2的图6的电源装置200及实施方式3的电源装置304。
实施方式8.
实施方式8涉及基于预先保存的最佳工作条件通过前馈控制而达到最佳工作状态的电源装置。
根据基于预先保存的最佳工作条件进行控制的电源装置的结构图即图22，以与实施方式1的差异为中心，对实施方式8的电源装置进行说明。
在实施方式8的结构图中，对与实施方式1相同或相当的部分附加同一附图标记。
在实施方式7中，对检测电流及电压并反馈到控制系统的所谓闭环控制进行了说明。与此相对，也可以考虑进行开环、也就是前馈控制。例如，在预先已知针对工作条件的负载状态的变化时，根据工作条件预先求出最佳频率。
例如，在臭氧发生器中，如专利文献1中说明的那样，最佳频率根据接通功率而定。在这样的情况下，在存储器内预先保存针对设定功率的驱动频率的表格，以与从外部给定的功率指令值相应的频率进行驱动即可。
图22中示出使用该前馈控制的具体的电源装置的结构例。
电源装置800具备作为电压源的交流电源1、控制交流电源1的逆变器部的控制电路13E、由等效电容器3和等效电阻4构成的容性负载2、与容性负载2构成谐振电路的负载电感器5以及为了放大谐振电路的Q值而使用的电容器7和电感器6。
电源装置800还具备存储部50，该存储部50保存针对功率指令值的最佳频率的表格。此外在图22中，PI为功率指令。
控制电路13E从外部接收功率指令(PI)，并且基于该功率指令的指令值参照在存储部50内保存的表格以将频率设定为最佳频率，控制交流电源1的逆变器。此外，存储部50也可以设置于控制电路13E的内部。
根据图22的电源装置800的结构，有不需要进行对电压及电流的检测、控制简单且高速的优点。尤其是在启动时等功率大幅变动的情况下，例如在放电从未点燃状态变为点燃状态这样的特性不连续变化的情况下，由于利用反馈系统而有可能控制会不稳定，因此前馈控制是有效的。而且，在如本申请的电源装置那样谐振电路的Q值高、工作频率范围窄、利用反馈系统而有可能控制会不稳定的情况下尤其有效。
在电源装置800启动时以及进行对功率的初始设定时，基于针对功率指令值的最佳频率的表格进行前馈控制，而为了在开始稳定运转后准确维持其状态，检测谐振电路的电压及电流并进行反馈控制，像这样灵活运用两者的优点也是有效的。
在以上说明中，说明了对实施方式1的图1的电源装置100追加控制电路13E和存储部50并应用了前馈控制的例子。
对实施方式3的图7的电源装置300追加控制电路和存储部并应用前馈控制，也能够得到同样的效果(未图示)。
另外，以上实施方式8中说明过的方法能够同样地应用于实施方式2的图6的电源装置200及实施方式3的图11的电源装置304。
实施方式9.
在实施方式9中，对构成电源装置的谐振电路的谐振稳定条件进行说明。
在实施方式5～实施方式8中，对使谐振电路的电路常数及交流电源的频率改变的方法以及检测谐振电路的电压、电流并进行反馈的方法进行了说明，还对基于预先保存的最佳工作条件进行前馈控制的方法进行了说明。
上述控制方法都以进行控制以保持谐振的最佳条件为目的。
在此，对谐振电路的谐振的最佳条件进行说明。
在专利文献1中也说明过，对于臭氧发生器，从逆变器观察到的包括谐振电路的负载电路不是正好在谐振点，反而是在滞后相位时，作为容性负载的臭氧发生器的工作较为稳定。
滞后相位是指电流的相位滞后于电压。在简单LC串联电路的情况下，不是电感器(L)与电容器(C)的阻抗完全抵消，而是电感分量略微过剩的状态、即工作于稍高于谐振频率的频率的状态。
针对臭氧发生器等阻挡放电负载，这能够从放电稳定性方面进行说明，而更普遍来说，在用电压型逆变器进行驱动时，相位稍有滞后的话逆变器的工作较为稳定。
在由于谐振而大致为正弦波的电流波形与零交叉的瞬间进行逆变器的开关的所谓零电压开关(ZVS(zero voltage switching))被认为是损失最小。进而认为相比于使频率低于ZVS的条件(使相位超前的方向)，在使频率变高、使相位延迟的方向上进行调节的话，作为逆变器的工作是更为优选的。
像这样，在考虑到逆变器的工作及稳定性来驱动谐振电路的情况下，优选的是在滞后于谐振点的相位、即以比谐振频率高一些的频率进行驱动。
进而在本申请的电源装置的情况下，还考虑如下情形：由于Q值相当高，当频率稍微偏离谐振频率时即无法进行谐振工作，因此容性负载或感性负载正常工作不了。
这一点是设计问题，需要设法在一定程度上牺牲Q值以确保控制性，或者使得能够允许工作条件变更时及老化时电路常数的变化。
本申请的电源装置能够在交流电压源、交流电流源、串联谐振、并联谐振、感性负载、容性负载、电压检测、电流检测等各种情况下进行应用。
虽然在实施方式1～实施方式8中，仅示出了其中很小一部分的组合的例子，但也能够应用于其它同样的组合。
另外关于用途，主要对感性负载及容性负载进行了说明。特别是以由于放电而具有特征性特性的臭氧发生器等阻挡放电负载为中心进行了说明。然而，对其它一般的容性负载及感性负载也能够使用。
此外，有可能还能够应用于利用谐振的谐振型转换器及非接触供电。
本申请记载了各种例示性的实施方式及实施例，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能不限于特定的实施方式中的应用，而能够单独或以各种组合的方式应用于实施方式。
因此，在本申请中公开的技术范围内设想未例示的无数变形例。例如，包括将至少1个构成要素变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括将至少1个构成要素提取并与其它实施方式的构成要素组合的情况。

Claims (9)

1.一种电源装置，具备：容性负载，具有等效电容器和等效电阻；以及交流电源，对所述容性负载施加交流电压，其中，
该电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于所述交流电源，负载电感器和所述容性负载的串联电路并联连接于所述第1电感器或所述第1电容器中的任意者，或者
该电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的并联电路连接于所述交流电源，负载电感器和所述容性负载的并联电路串联连接于所述第1电感器或所述第1电容器中的任意者，
该电源装置具备如下结构：在设所述第1电感器的电感为Lp、设所述第1电容器的静电电容为Cp、设所述负载电感器的电感为Ls、设所述容性负载的等效静电电容为Cs以及设所述交流电源的频率为fv时，
满足下述式(1)及式(2)：
0.8/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)＾2)(1)
0.8/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)＾2)(2)。
2.一种电源装置，具备：感性负载，具有等效电感器和等效电阻；以及交流电源，对所述感性负载施加交流电压，其中，
该电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的并联电路连接于所述交流电源，负载电容器和所述感性负载的并联电路串联连接于所述第1电感器或所述第1电容器中的任意者，或者
该电源装置是如下电源装置：其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于所述交流电源，负载电容器和所述感性负载的串联电路并联连接于所述第1电感器或所述第1电容器中的任意者，
该电源装置具备如下结构：在设所述第1电感器的电感为Lp、设所述第1电容器的静电电容为Cp、设所述负载电容器的静电电容为Cs、设所述感性负载的电感为Ls以及设所述交流电源的频率为fv时，
满足下述式(1)及式(2)：
0.8/((2π·fv)＾2)＜Lp·Cp＜1.2/((2π·fv)＾2)(1)
0.8/((2π·fv)＾2)＜Ls·Cs＜1.2/((2π·fv)＾2)(2)。
3.一种电源装置，具备：容性负载，具有等效电容器和等效电阻；以及交流电源，对所述容性负载施加交流电压，其中，
该电源装置是如下电源装置：
其中第1电感器和第1电容器的串联电路连接于所述交流电源，
并且n为2以上的整数，将第n电感器和第n电容器的串联电路并联连接于第(n－1)电感器或第(n－1)电容器中的任意者，
负载电感器和所述容性负载的串联电路并联连接于所述第n电感器和所述第n电容器中的任意者，
该电源装置具备如下结构：所述第1电感器和所述第1电容器的谐振频率、第2电感器和第2电容器的谐振频率、……、所述第n电感器和所述第n电容器的谐振频率与负载电感器和所述容性负载的谐振频率一致，所述交流电源的频率与所述谐振频率一致。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
具备调节机构，该调节机构使所述第1电感器的电感、所述第1电容器的静电电容及所述负载电感器的电感当中的至少一个电感或静电电容可变。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
具备控制电路，该控制电路控制所述交流电源的频率，
具备检测电路，该检测电路检测所述容性负载的电压或电流中的任意一者或这两者，交流电源的频率被控制，以使所述电压或所述电流中的任意者的值最大，
或者具备检测电路，该检测电路检测所述交流电源的输出电压和输出电流，交流电源的频率被控制，以使所述输出电压与所述输出电流的相位差最小。
6.根据权利要求1所述的电源装置，其中，
具备控制电路，该控制电路控制所述交流电源的频率，
具备存储部，该存储部保存有所述容性负载的工作条件与所述交流电源的频率的最佳值的关系，
在所述电源装置的工作开始时或工作条件变更时，所述交流电源的频率与所述工作条件相应地被设定为所述最佳值。
7.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
具备调节机构，该调节机构使所述第1电感器的电感、所述第1电容器的静电电容及所述负载电容器的静电电容当中的至少一个电感或静电电容可变。
8.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
具备控制电路，该控制电路控制所述交流电源的频率，
具备检测电路，该检测电路检测所述感性负载的电压或电流中的任意一者或这两者，交流电源的频率被控制，以使所述电压或所述电流中的任意者的值最大，
或者具备检测电路，该检测电路检测所述交流电源的输出电压和输出电流，交流电源的频率被控制，以使所述输出电压与所述输出电流的相位差最小。
9.根据权利要求2所述的电源装置，其中，
具备控制电路，该控制电路控制所述交流电源的频率，
具备存储部，该存储部保存有所述感性负载的工作条件与所述交流电源的频率的最佳值的关系，
在所述电源装置的工作开始时或工作条件变更时，所述交流电源的频率与所述工作条件相应地被设定为所述最佳值。
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