介质阻挡放电等效电容变化规律的研究

介绍了介质阻挡放电(DBD)的介质等效电容Cd和Cg气隙等效电容的测量方法。通过在实验室建立的产生DBD的实验装置，研究了放电过程中外加电压幅值、气隙距离、阻挡介质的厚度和介电常数等因素对Cd和Cg的影响，并对实验结果作了分析。结果表明，Cd随着外加电压的幅值和介质的介电常数增加而增加，随着气隙距离和介质厚度的增加而减小。Cg随着气隙距离和外加电压幅值的增大而减小，而受介质厚度、介质的介电常数的影响不大。     

介质阻挡放电等效电容的测量与分析

为深入理解放电机理并优化介质阻挡放电反应器设计,提高运行效率,介绍了通过Lissajous图形计算介质阻挡放电气隙等效电容Cg,电介质层等效电容Cd及负载电容的方法,通过实验研究了外加电压及气隙距离的变化对Cd、Cg和总电容C的影响。结果表明,给定介质厚度和电源频率时,随外加电压的增加,Cd逐渐增大,在相同的电压下,Cd随气隙距离的增加而减小;Cg随外加电压的增大而减小,在相同的电压下,Cg随气隙距离的增加也是减小的;C随外加电压先增大再减小,中间会达到一个最大值,相同电压下,随着气隙距离的增加,介质电容减小,而且,随着气隙距离加大,介质电容所能达到的峰值会减小。     

基于Q-V Lissajous图形法的介质阻挡放电试验研究

为了解介质阻挡放电(DBD)在不同激励电压峰值VP-P和介质厚度ld下的放电特性,通过建立介质阻挡放电试验系统,采用Q-V Lissajous图形法研究了激励电压峰值VP-P、介质厚度ld对DBD主要放电参量的影响.研究表明:增大激励电压峰值VP-P、减小介质厚度ld可提高放电功率P、单周期电荷传输量Q、气隙有效电场强度Eg和气隙折合电场强度E/n.固定介质厚度ld,增大激励电压峰值VP-P,介质等效电容Cd增大,气隙等效电容Cg减小,但放电熄灭阶段总电容C变化不明显.固定激励电压峰值VP-P,增大介质厚度ld,放电熄灭阶段总电容C和介质等效电容Cd减小,气隙等效电容Cg增大.     

放电气隙对介质阻挡放电电学参量的影响

通过建立介质阻挡放电试验系统,采用Q-V Lissajous图形法研究了激励电压峰值VP-P、放电气隙lg对介质阻挡放电主要参量的影响。试验结果表明:增大VP-P、lg可提高介质阻挡放电的放电功率P;固定lg时,电介质层等效电容Cd随VP-P的增大而增大,放电间隙等效电容Cg随VP-P的增大而减小,VP-P对等效总电容C的影响不大;C、Cd、Cg均随lg增大而减小;电荷传输量Q、气隙等效电场强度Eg随VP-P的增大而升高,随lg的增大而降低。     

大气压下影响介质阻挡放电的因素分析

为了在实际中优化反应器设计,提高放电效率,对影响介质阻挡放电的因素加以研究。通过实验室建立的放电装置研究了介质材料厚度和外加电压对放电特性的影响以及外加电压和放电气隙对介质等效电容的影响。研究表明:选择介电常数较大、较薄的介质及提高外加电压可以获得较大功率的放电,同时,随外加电压的增加,气隙距离的减小介质等效电容是增大的。     

大气压介质阻挡辉光放电等效电容及对放电参数的影响

等效电容是研究大气压介质阻挡放电的基本参数。按定义式计算电容值由于没有考虑杂散电容以及外加电压参数的影响,用于计算介质阻挡放电参数不够准确。丝状放电规则的平行四边形Lissajous图,在一定假设条件下可计算介质阻挡放电的等效电容,但大气压辉光放电是不规则平行四边形。此外,计算放电参数必须用同一电压下的回路电流和等效电容,但是测量回路电流就无法同时测量Lissajous图形。为此,基于大气压氦气介质阻挡辉光放电试验测量的外加电压和回路电流,提出了该外加电压下Lissajous图形的计算方法。基于该图形,提出了大气压辉光放电时等效电容计算方法:简化法和分段法。根据计算结果,研究了等效电容对计算放电参数的影响。研究结果表明,计算法得到的Lissajous图形反映了放电过程;简化法比定义计算法得到的等效电容用于计算放电参数更接近真实放电过程,而分段法可用于探讨放电过程中瞬态等效电容的变化;等效电容对计算放电电压和电流影响很大。     

电源频率对介质阻挡放电参量影响的研究

建立了大气压空气中介质阻挡放电(DBD)的实验装置,研究了电源频率f对DBD放电参量的影响,并结合放电理论对实验结果进行分析,以期为DBD的实际工业应用提供参考。分析结果表明:随着电源频率的增加,放电参量如放电持续时间Δt、气隙等效电容Cg等非线性减小,单周期传输电荷量ΔQ、介质等效电容Cd、放电功率P、放电电流幅值If以及容性电流幅值Ir等非线性增加。     

测量电容对DBD反应器放电参数的影响

为了深入探究测量电容对介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)反应器放电的影响,利用自行设计的内外双水冷式DBD反应器串联不同的测量电容进行试验研究。设计搭建了DBD反应器放电试验系统,并结合Lissajous图形与蒙特卡罗方法分析了不同测量电容的电容值对DBD反应器放电参数的影响。研究结果表明:在相同的外加电压下,减小测量电容值会增加DBD反应器的介质等效电容和减小气隙等效电容;DBD反应器功率、单周期传输电荷、维持电压、气隙有效电场强度和气隙折合电场强度均随着测量电容值的减小而增大。不同的测量电容值会对DBD反应器的放电参数产生影响,匹配测量电容值对DBD放电参数的准确测量有重要的指导意义。     

微腔结构介质阻挡放电的电气特性

为了研究微腔结构介质阻挡放电的电气特性及微腔表面电荷积累对电气参数的影响,使用了在介质板表面制作网格微结构电极的放电装置,在分析放电发生前电势及场强分布的基础上,建立了其放电时刻的等效电路,并借助由实验得到的Lissajous图形推导出其等效电容、放电通道传输的电荷量、气隙电压及平均放电功率的计算公式。实验及分析结果表明:随外加高频电压升高,介质板两侧电极间的等效电容Cd基本维持不变,微腔表面与接地电极间的等效电容Cq受微腔表面积累电荷的影响有3~4倍的变化;Cq和Cd的并联模型符合实际放电的特点;放电产生的等离子体向微腔表面的中心发展,微腔表面的功率密度可达0.028 W/mm2。     

大气压下同轴圆柱反应器DBD等效电路模型参数预测

大气压下同轴圆柱反应器介质阻挡放电在气体处理领域应用广泛。反应器等效电路模型是高性能介质阻挡放电电源设计的关键。然而,反应器等效电路模型参数随工作状况而非线性变化,这增加了复杂工况下系统精准设计的难度。针对这一问题,在非线性钳位等效模型的基础上采用遗传算法优化的神经网络对反应器等效模型参数进行预测。以系统的电压幅值、工作频率、气体流速和气体温度作为模型输入,以非线性钳位模型的钳位电压、介质等效电容和气隙等效电容作为模型输出。实验结果表明,在较宽的预测范围内,该方法保持较高的预测精度。利用该方法在全局范围内对反应器介质阻挡放电等效模型参数进行预测,可以为复杂工况下的电源设计提供更准确的反应器等效模型。     

静电放电的简化放电模型

分析了静电电磁兼容问题中的一个重要部分：放电电流及其产生的瞬态电磁场;针对在研究抗静电干扰措施时,复杂的放电模型参数难以获得的问题,提出了一种简化的放电模型,给出的放电电流波形的要求;利用电磁瞬态程序EMTP对该简化模型进行近似计算,并对通过该模型计算出的放电电流进行时域、频域分析。     

介质阻挡放电的放电过程仿真研究

为深入地理解介质阻挡放电(DBD)的放电机理和实现DBD等离子体的大规模工业应用,采用基于连续性方程和泊松方程的DBD模型仿真研究了大气压空气中DBD的放电过程,计算得到放电空间的电子密度、电场强度和电压电流随时间变化的规律,讨论了阻挡介质在DBD放电不同阶段的作用。仿真结果表明,DBD的微放电过程可分为电子崩、流注和放电熄灭3个连续的阶段。在电子崩和流注阶段间,阻挡介质主要起到加速流注形成的作用;而在放电熄灭阶段,阻挡介质主要起到限制放电电流的自由增长,从而阻止放电发展到电弧的作用。     

多针-平板电极介质阻挡放电特性研究

通过电压-电流波形和电压-电荷李萨育图的测量,研究了空气中多针-平板电极介质阻挡放电特性,比较了这种放电和平板-平板电极介质阻挡放电的区别,并通过接触角测量比较了这两种形式放电对聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性的效果。结果表明:在相同的条件下,与平板-平板电极介质阻挡放电相比,多针-平板电极介质阻挡放电空间能产生更多的活性粒子;用这种放电对PTFE进行表面改性,能在更短的时间内获得和平板-平板电极介质阻挡放电相同的效果。     

不同电极结构介质阻挡放电特性比较

采用电压-电流波形测量、发光图像拍摄、光谱分析等手段研究大气压空气中刃-板电极、针-板电极和柱-板电极结构介质阻挡放电(DBD)的放电特性,并研究电压幅值、电源频率及气隙距离对放电功率和分子振动温度等放电参量的影响,结合放电理论对不同电极结构DBD的特性进行分析。结果表明：3种电极结构DBD的电压电流波形、Lissajous图形以及光谱谱线体现出不同的特点,相同条件下柱-板电极结构DBD放电强烈,消耗放电功率多,粒子谱线强度高,放电电流可达200 mA。电极布置差异导致电场不均匀系数的不同是放电特性出现差异的主要原因。随着电压幅值、电源频率的增加和气隙距离的减小,3种电极结构放电增强,放电功率和分子振动温度增加。     

低温等离子体放电管放电形式的发光分析

通过实验研究从发光强度空间分布及发光主截面积两方面分析了低温等离子体放电管的放电形式 ,指出复合放电效果优于表面放电及无声放电 ,同时放电管的结构也对放电效果产生很大的影响     

开关柜内沿面放电及电弧放电多光谱特征分析

在极端条件下,高压开关柜中的局部放电可发展为非贯穿或贯穿性电弧,导致严重绝缘失效.从放电的光辐射特性出发,提出了一种针对局部放电和异常电弧的光学检测方法,利用紫外光、可见光和红外光三波段光信号的同步监测,获得了沿面放电和电弧放电的多光谱光脉冲特性,并对比分析其平均光脉冲强度、三波段光强占比和放电重复率.结果表明:放电光信号幅值与外施电压存在良好的对应关系,三个波段的统计特征在低能放电和高能放电中表现出较大差异,可依据此特征制定低能放电和高能电弧放电的判别阈值,从而提高开关柜状态预警和主动保护的置信度.     

局部放电试验典型放电和干扰图谱分析

局部放电试验是对于35 kV及以上电气设备常见的试验项目,因现场测试环境的复杂,局放的示波器图谱显示往往错综复杂,难以判断。通过对现场测试中经常出现的几种典型放电和干扰图谱进行比较,结合理论详细分析了各种图谱形成的原因及其明显特征,便于在错综复杂的图谱显示中找到规律,为正确识别放电信号提供参考。     

两相体介质阻挡放电中的三种放电形式

两相体介质阻挡放电(dielectric barrier discharge in atwo-phase mixture,TPM-DBD)是在大气压下产生低温等离子体的重要方法,因具有很高的能量密度而被广泛应用在污染治理中。为研究介质颗粒的填充方式对TPM-DBD的影响,以γ-Al2O3作为填充介质颗粒,将数码相机与体视显微镜连体拍摄放电显微照片。结果发现,随着电压变化,TPM-DBD由3种依次串联发生的放电构成。电压较低时,首先在颗粒与极板间发生剩余间隙放电;随着电压增加,颗粒沿面放电串联发生;电压继续增加,孔隙放电串联发生。当颗粒间距较大时,在颗粒的远域出现典型的丝状放电,而近域内出现可能为汤森放电的放电"暗区"。外电场的数值计算结果初步说明了上述现象,电场畸变是其主要原因。研究结果为调节TPM-DBD的放电形式,进而高效率应用提供了较好的支持。     

放电参数对无极灯发光特性的影响

无极灯(electrodeless discharge lamp,EDL)是一种基于高频电磁感应和无极气体放电的新型电光源,由电感耦合等离子体(ICP)中的Hg 253.7 nm共振谱线激发荧光粉进而发出可见光.为研究放电参数对无极灯发光特性的影响,首先,结合Maxwell 3D有限元仿真,理论分析了无极灯的发光机理;...