介质阻挡放电负载调功原理分析

利用电路谐振产生高频高幅值的正弦波电压的介质阻挡放电电源,通过调整电源的逆变电路的直流输入电压,同时逆变电路开关频率跟踪电路谐振频率,可以实现介质阻挡放电负载功率的近似线性调整。研究表明,随着逆变器直流输入电压的增加,负载放电电流逐渐增大,负载功率逐渐接近于给定直流电压下的电源输出的最大功率,负载功率因数逐渐增大,逆变器输出因数逐渐接近于1,电源效率逐渐增加。     

基于PAM控制的DBD等离子体反应器的负载特性

介质阻挡放电(DBD)等离子体反应器的负载特性与供电电源的控制方式紧密相关。笔者研究了基于直流调功(PAM)控制的DBD等离子体反应器的负载特性,考虑了高频高压放电电源的电路中的分布参数对负载特性的影响,建立了相应的等效电路模型,对负载特性进行了定量的分析,并进行了同轴介质阻挡放电的实验研究。研究结果表明,随着电源电压的逐渐升高,放电开始时刻逐渐超前于外加电源电压的过零点时刻,但该时刻始终发生于外加电源电压的上升阶段上;放电终止时刻始终发生在外加电源电压的上升率等于零的时刻;负载的等效平均电容逐渐增大,等效阻抗和谐振频率逐渐减小;放电电流和放电功率逐渐增大;放电区域逐渐增大,放电的均匀性也逐渐增加。     

双水电极介质阻挡放电的均匀性

为了解介质阻挡放电(DBD)的微放电电流脉冲的形成原理及微放电电流脉冲的特点与介质阻挡放电的均匀程度之间的关系,建立了一个双水电极DBD系统等效电路的仿真模型,模型电源采用直流调功(PAM)控制。仿真和放电实验研究结果表明:该DBD系统逐步提高逆变电路的直流输入电压时,电源的输出电压逐渐增大,但其基波频率基本不变;放电的正、负半周内,微放电电流脉冲的幅值逐渐增大,脉冲的数量逐渐增多,相邻的脉冲之间的间距逐渐减小,微放电的持续时间逐渐增加,斑图的数量也逐渐增加,放电的均匀性也逐渐增加。     

并联负载谐振式臭氧发生电源基波分析法

研究了一种电流型并联负载谐振式介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生电源的基波分析方法,采用正弦电压源供电下的基波等效模型简化电路分析,并得到了并联谐振DBD型臭氧发生器调节特性的分析模型,该分析模型相比于其他分析模型具有简单方便的特点。最后的实验验证了并联负载谐振式DBD型臭氧发生器具有良好的输出特性,能实现直流调功,对工程设计具有良好的应用价值。     

频率跟踪在介质阻挡放电中的应用

在介质阻挡放电中,由于受放电强度、环境温度、气体浓度、气体压力等因素的影响,负载的特性呈非线性变化,负载谐振回路的谐振频率也会发生变化,如果供电电源的频率不能很好的跟踪和匹配负载的谐振频率,将导致整机的效率降低,针对这种情况提出频率跟踪技术。通过采样负载端电流,经过零比较和脉冲整形,反馈到供电电源的同步端,实现负载谐振回路频率的实时检测、跟踪。经过原理设计、实物调试,印证频率跟踪技术在介质阻挡放电中高效可行。     

正弦波电流供电的介质阻挡放电电路分析

本文从串联谐振逆变器的特点出发．将串联谐振逆变器供电的介质阻挡放电电路等效为由正弦波电流供电的介质阻挡放电电路；对正弦波电流供电的介质阻挡放电电路进行了分析．推导出了放电间隙电压和放电间隙电流的数学表达式；对放电间隙电压进行了傅里叶分解，并由此求出了放电间隙的等效阻抗。     

大气压空气中同轴介质阻挡放电微放电特性

为了更好的利用和研究介质阻挡放电技术,探讨了研究较少的同轴介质阻挡等离子体反应器的放电特性。因该类反应器2个介质阻挡层结构不一致,导致微放电行为在高频高压电源的正弦波电压的正、负半周内特点不同。研究从其放电的等效电路模型,流注放电击穿机理,以及在大气压空气中的放电实验等方面进行。结果表明,大气压下放电间隙8mm反应器时,放电电流波形在外加电源电压的正负半周期内不对称;分别呈现出明显的“似辉光放电”和“丝状放电”特点,单个微放电电流脉冲宽度约50ns,与外加电源电压极性和频率无关。     

大功率介质阻挡等离子体电源特性及工业应用研究

研制了大功率介质阻挡等离子体发生电源系统,电源系统采用介质阻挡放电串联谐振和谐振电流过零电子开关软关断等技术。通过一系列实验室和现场工程试验,获得了谐振电流过零、启动过程、变负载自适应运行等电源运行特性和稳定工作条件。进行了输出功率20—30kW长期工业运行、最大输出功率约80kW的工业试验,工作功率冗容达到100kW级水平,电源工作状态稳定,运行安全可靠,实现适用介质阻挡放电的百千瓦级电源的工业应用。     

基于闭环控制策略的负载谐振型臭氧发生器电源

介质阻挡放电型臭氧发生器负载呈容性,随负载外加电压的升高,间隙放电逐渐增强,其总的负载等效电容逐渐变大。针对负载的这一特点,提出了一种基于逆变器输出电流进行闭环频率跟踪控制的高频逆变电源方案,详细分析了该控制策略的特点,并研制了实验样机,进行了实验验证,得出应用该方案的电源具有结构简单、工作频率变化范围小、系统参数容易选择、可靠性高等优点。     

基于频率跟踪型PWM空制的臭氧发生器电源的研究

介质阻挡放电型臭氧发生器电源负载呈容性，随负载外加电压的升高，间隙放电逐渐增强，其总的负载等效电容逐渐变大针对负载的这一特点，提出了一种对负载谐振型高频逆变电源输出电流进行闭环频率跟踪的PWM控制策略这种策略逻辑明确，控制性能优越，实现简单、可靠。针对在实现过程中的关键问题，提出新的解；央方法?所有的分析都得到实验验证。     

容性负载谐振式DBD型臭氧发生器的供电电源

为精确设计工业臭氧合成装置的供电电源,分析了容性控制下的全桥串联负载谐振式DBD型臭氧发生器供电电路的工作,通过结合电源开关器件的通断状况和DBD电路的放电、未放电状态,得出了整个电路在容性状况下的各个工作模态。推导了一系列等式,得出了臭氧发生器承受的最高电压、逆变电路工作频率和阻挡介质放电电路的放电功率显性表达式,分析了电路调节特性并进行了误差分析,结果验证了理论推导的正确性及工作在容性控制下的DBD供电电源具有频率波动小和控制方案易于实现的优点。     

电晕法烟气脱硫专用电源的研究

为了促进电晕法烟气脱硫的工业应用进程,本文设计了高可靠性的交直流叠加电源代替常规的火花隙脉冲电源。电源由交-直-交变频电路、全桥不控整流电路和串联谐振电路组成。本文重点分析了串联谐振电路的工作原理,提供了实验参数设计依据。在实验中,改变谐振电感值,得到最优的工作状态;通过加大反应器上的电压幅值,使反应器由流光放电向火花放电过渡,得出两种状态下电源的波形,将实验结果与理论分析进行比较,验证了理论分析,并对电源的可靠性进行了考核。     

管-管和管-板电极介质阻挡放电特性研究

电极结构对介质阻挡放电(DBD)的放电特性有重要影响,研究和比较不同电极结构DBD的放电特性,对优化DBD反应器结构和提高放电效率具有重要意义。笔者实验研究和比较了大气压空气中管-管电极和管-板电极DBD的放电特性,比较了它们电压电流波形图、李萨育图形以及发光图像的区别,研究了不同电压幅值下放电参量的变化,并从放电机理上对实验结果给出合理解释。结果表明:管-板电极DBD的电气特性和发光特性与管-板电极DBD有明显的区别,相对于管-管电极DBD,管-板电极DBD的放电更稳定,放电细丝分布更均匀;随着外加电压幅值的增加,两种电极结构DBD的放电持续时间、电流幅值、放电功率和传输电荷量都增加,在相同外加电压幅值下,管-板电极DBD的各参量均大于管-管电极DBD。     

高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制

为有效控制高压电容器高频恒流充电电源谐振变换电路的开关频率,研制了定频控制(占空比为50%,开关频率在整个充电过程中保持不变)的20 kW高压电容器充电装置逆变电路开关电路。通过提出的充电电源电路的并联负载谐振(PLR)DC-DC变换电路的等效电路模型,研究了充电电源装置的恒流充电原理,找出了电容充电初始阶段谐振电流和开关频率的数值关系。实验研究结果表明,当谐振变换电路开关频率接近于等效电路固有谐振频率的奇数分之一时,产生较大的谐振电流;为了实现谐振变换电路开关器件的零电流开通和关断,开关频率的大小始终可控制在小于等效电路固有谐振频率的1/2的范围之内。     

高频介质阻挡放电降解甲苯的实验研究

甲苯作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人类健康构成严重威胁。为此,采用高频交流高压电源,通过介质阻挡放电产生低温等离子体,用来去除甲苯污染物,进一步优化等离子净化系统。从电路原理和介质阻挡放电原理实验研究了反应器结构、电压、频率和功率对甲苯降解率的影响,并分析了降解产物及其降解机理。实验结果表明,99陶瓷作介质阻挡层更有利于甲苯的降解;频率、功率和降解率之间的关系并非单纯的线性关系,f=f0时,放电负载得到最大功率,降解率也达到最高值。色质联用检测仪(GC-MS)的检测发现,中间产物包括醛类、醇类、酰胺类及带有苯环的衍生物等4类有机物。     

常压介质阻挡放电平均放电电流的实验研究

为了优化介质阻挡放电(DBD)发生器设计,提高放电效率,实验研究了介质阻挡放电装置的平均放电电流特性,包括用Q-U李萨如图形测量法研究了激励电源特性和发生器结构参数对平均放电电流的影响。实验结果表明:采用高频电源、薄介质和小放电间隙可得到均匀放电;在DBD发生器结构和工作气体属性固定的情况下,提高激励电压幅值和激励频率可增大平均放电电流、提高放电强度;采用薄介质和减小放电气隙宽度都可提高放电强度,得到较大的平均放电电流。因此可以通过改变激励电源参数和放电装置结构有效地调节放电电流。     

高压大功率场合LCC谐振变换器的分析与设计

具有电容型滤波器的LCC谐振变换器十分适用于高压大功率场合,由于具有三个谐振元件,变换器在工作中呈现出多谐振的过程,使得分析与设计繁琐复杂.本文分析了其工作原理,采用基波近似法得到了该变换器的等效交流电路,在此基础上推导了它的数学模型,提出了一种详尽的设计方法,该方法简单、直观并且准确,可以保证所有开关管在全负载范围内实现零电压开关,减小电流应力、轻载环流和开关频率的变化范围.通过一台输入100V,输出16.5kV/230mA,采用变频控制的样机验证了设计的正确性.     

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。