不同布局等离子体激励器的纳秒脉冲放电特性与流动控制效果

为研究不同布局等离子体激励器的电压-电流特性及对流动控制的影响规律,针对多组纳秒脉冲等离子体放电,设计了3种不同布局形式的等离子体激励器,对其放电特性以及流动分离控制能力进行了实验研究,并对其激励特性进行了唯象学仿真分析。结果表明:不同布局形式的等离子体激励器均产生了两组放电的效果,在相同激励电压下,其电流峰值基本相同,同单组激励相比,电流峰值约为其两倍;对流动控制的结果表明,纳秒脉冲等离子体激励能够有效增升减阻,不同布局形式的等离子体激励器对流动分离控制效果有很大影响,升力系数最大提高25.2%,而最小只有6.8%;仿真结果表明,纳秒脉冲等离子体激励能够产生冲击波,并且诱导出复杂的涡结构,不同布局激励器诱导的冲击波的传播速度和强度基本相同,但其诱导的涡的运动和涡量的大小不同,从而对流场产生了不同的扰动,造成了不同的流动控制效果。     

AC激励下的针-水电极等离子体特性

为研究AC激励产生的等离子体的物理特性,通过电压电流波形测量和高速摄影仪拍摄对AC激励产生针-水电极等离子体的电特性和放电现象进行了研究,并通过比色分析法对生理盐水中生成的H2O2浓度进行了测量。研究表明:20kHz激励下的针-水电极的放电过程存在脉冲模式和连续模式2种工作模式。在脉冲工作模式下,当电极两端电压极性发生改变时,等离子体熄灭,每1个电压周期都需要较大的电压来击穿气体间隙,但此击穿电压比初始击穿电压低许多倍。在连续工作模式下,等离子体放电强度变强,且持续存在于放电间隙。针-水电极放电产生的等离子体可以在生理盐水中有效地生成H2O2,且在脉冲工作模式下生成H2O2的效率更高。然而,由于Fenton反应的影响,AC激励针-水电极放电等离子体对生理盐水的处理时间应≤50s。     

一种高效模块化等离子体电源研究

传统等离子体电源结构复杂,采用晶闸管直流调速器或高频整流逆变的拓扑结构和相应控制电路实现,导致产品故障率高、可靠性较差、维护不便、成本高、转换效率较低。在此采用一种单极Buck电路拓扑结构的等离子体电源方案,工频交流输入后,经过整流模块变换为直流,再通过斩波恒流,多路独立并联。各并联回路进行模块化、标准化。级数少、单绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结构功耗小、效率高。最终产品实验及应用表明,该方案拓扑简单、可靠性高、性能稳定、维护方便、成本低、效率高、全模块化设计,易于根据功率需求进行灵活配置。     

两种高频交流环节AC/AC变换器比较研究

新颖的高频交流环节AC/AC变换器,包括基于Forward变换器的电压源型和基于Flyback变换器的电流源型两种。首次对两种高频交流环节AC/AC变换器的电路结构与拓扑、控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则、原理样机等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论。相对于电压源型,电流源型变换器具有电路拓扑更简洁、输入电压范围更宽、输出波形质量更高、可靠性更高、成本更低、变换效率略低和适用于小功率变换场合等特点。两种高频交流环节AC/AC变换器的比较研究,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了关键的技术依据。     

等离子体气动激励器布局对加速效应影响的实验研究

等离子体气动激励器作为等离子体流动控制的执行元件,其性能优劣对流动控制效果有重要影响。诱导气流速度是表征等离子体流动控制能力、衡量等离子体气动激励器性能的一个重要指标。研究了等离子体气动激励器的电极宽度、厚度、电极组内间距、绝缘材料介电常数和厚度等布局参数对诱导气流速度的影响。实验结果表明:选择介电常数合适、尽可能薄的绝缘材料,宽度较大、尽可能薄的条状电极,电极组内间距为1 mm左右的等离子体气动激励器,可提高等离子体气动激励诱导的气流速度。     

环境压力对滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响研究

在航空发动机上运用等离子体助燃技术能够有效减少燃烧化学反应所需的活化能,提高燃烧效率。为了将该项技术真正应用到航空发动机燃烧室,搭建了三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器放电特性的实验平台,采用实验与理论分析相结合的方法,探索环境压力对三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响。结果表明,在三维旋转滑动弧放电过程中,电弧在击穿伴随滑动模式(B-GI)和稳定电弧滑动模式(A-G)之间还存在一种过渡模式(B-GII),同时具有以上两种模式特征。环境压力对电弧滑动模式影响显著,当压力小于1 bar(1 bar=0.1 MPa)时,电弧滑动模式随气压升高逐渐从B-GI模式发展为A-G模式。与此同时,随着环境压力的增大,电弧击穿电压和峰—峰值电压也随之增大,但由于放电过程中的电弧滑动模式转换,击穿电压在0.5～0.7 bar范围附近会有小幅度的减小。     

纳秒脉冲电源作用下沿面介质阻挡放电等离子体激励器的特性

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体在空气动力学、生物医学以及环境保护等领域具有广阔的应用前景。为了进一步了解激励器结构对SDBD等离子体放电特性参数的影响,采用光电联合测量手段,分析了在ns脉冲电源作用下,等离子体激励器电极的封装和对称性对放电电流、N2(C3Πu)振转温度、电子温度、电子密度等等离子体特性参数的影响。结果表明:封装有利于稳定放电,能够提高发射光谱的强度和振转温度,增加电子密度;与非对称结构等离子体激励器相比,对称结构等离子激励器放电发生的时刻较早,存在较为明显的二次放电,且具有较高的电流峰值、N2(C3Πu)振转温度、电子温度以及电子密度。当频率从200 Hz增加到1 400 Hz时,3种结构等离子体激励器放电对应的谱线强度和转动温度增加,振动温度下降,电子温度受重复频率的影响较小。研究结果有利于深入理解ns脉冲的放电机理及能量传递机理。     

基于AC/AC变换理论的感应加热电源研究

针对谐振型感应加热电源前端输入电流谐波含量较高的现状,提出采用三相-单相矩阵变换器直接驱动串联谐振电路的新拓扑。基于变换器的基本调制律,提出改善变换器输入电流谐波状况的电流分配律,并给出3种具体的调制策略。仿真及试验结果验证了新拓扑及其调制策略的正确性和可行性。     

等离子体激励频率对压气机扩稳效果的影响

为考察放电频率对压气机扩稳效果的影响,实验研究了定常等离子体激励和非定常等离子体激励的扩稳效果。实验在单转子轴流压气机实验台上进行。压气机转速为900r/min时,采用激励电压峰峰值为14.8kV、功率为180W定常等离子体激励可以获得1.1%的扩稳效果。压气机转速提高至1 200r/min,采用定常等离子体激励无法实现扩稳,而采用非定常等离子体激励可以获得近2%的扩稳效果,且功耗为36W。可见相较定常激励,非定常激励的扩稳效果好且功耗低。通过分析电压波形,发现目前使用的非定常等离子体激励电源输出电压波动较大,这样易于发生爬电,限制了等离子体流动控制的效果,因此还需要进一步改进等离子体电源以获得更规则的电压波形。     

一种高压小功率激励电源研究

介绍了一款为特定介质阻挡放电（DBD）负载供电需要特种激励电源的研制,该激励电源电压要求高,电流小,功率要求很小,稳定性要求好,精确度要求高,由于负载DBD具有小电容特性,所以还要求升压变压器组分布电容小,最后给出了该电源的输出波形。     

一种热等离子体发生器电源的研制

等离子体因其高温、高导热特性,对污染物有很高的处理效率,尤其是对难处理污染物及特殊要求污染物。直流拉弧放电是产生热等离子体的主要方法之一,通过高频变压器和电压电流反馈装置可得到满足电弧伏-安特性的直流大电流,由此可通过电弧放电获得稳定高效的等离子体源,在污染烟气处理等领域有良好的应用前景。本文通过利用IGBT逆变技术来获得适于环保、焊接等应用的直流大电流,研制成能产生0-30A电流的直流等离子体发生器。     

一种热等离子体发生器电源的研制

等离子体因其高温高导热特性对污染物有很高的处理效率,尤其是对难处理污染物及特殊要求污染物。直流拉弧放电是产生热等离子体的主要方法之一,通过高频变压器和电压电流反馈装置可得到满足电弧伏安特性的直流大电流,由此可通过电弧放电获得稳定高效的等离子体源,在污染烟气处理等领域有良好的应用前景。通过利用IGBT逆变技术来获得适于环保、焊接等应用的直流大电流,研制成能产生0-30A电流的直流等离子体发生器。     

大功率等离子体炬电源的研究

目前等离子体炬电源的移相触发电路大都是模拟式触发电路,器件参数较为分散.针对其调试和使用不便,产生的脉冲对称性差的缺点,提出并研究了基于CPLD技术的数字式等离子炬电源,介绍了大功率等离子炬电源的触发电路和控制回路.实验证明,基于CPLD数字移相触发电路产生的触发脉冲稳定性好,抗干扰性强,能实现相序自适应.由于控制回路添加了PID调节环节,在外干扰电压下,等离子炬能稳定运行长达2小时左右,功率达到1.5MW,具有效率高,动态响应快的优点.     

电源形式对大气压等离子体射流和染污硅橡胶憎水性增强效果的影响

近年来大气压等离子体射流(APPJs)被广泛应用于材料与生物领域。为了研究电源形式对等离子体射流特性及其处理效果的影响,通过自制的高频高压脉冲电源产生等离子体射流,在相同条件下与交流电源所产生的等离子体射流进行对比,研究了2者在电流、形状、温度、发射光谱等方面的差异;利用等离子体射流处理染污高温硫化(HTV)硅橡胶表面,研究了它对染污硅橡胶表面憎水性恢复速率的影响。研究表明:在相同电压幅值与电源频率的情况下,相比于交流电源,脉冲电源产生的等离子体射流拥有约1.4倍的长度、近50倍的电流峰值和约2倍的发射光谱相对光强,同时产生的热量更少;处理效果上,脉冲电源产生的等离子体射流能在更短的时间内使染污硅橡胶表面恢复憎水性。由此可见,在相同条件下,脉冲电源产生的等离子体射流相比交流电源产生的等离子体射流拥有更好的特性和处理效果。     

两种移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器比较研究

新颖的全桥式高频环节AC/AC变换器,由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,包括全桥全波式和全桥桥式拓扑.对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论.相对于双极性移相控制AC/AC变换器,单极性移相控制AC/AC变换器获得了更优的综合性能.移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器,为实现新型的、中大容量的正弦交流稳压器、电子变压器和交流调压器奠定了关键技术基础.     

两种大气压等离子体处理大肠杆菌的实验研究

为验证等离子体对大肠杆菌的杀灭效果并探讨其灭菌机理,进行了大气压下同轴介质阻挡放电射流装置和APMTP+JET型微波等离子体源两种等离子体发生装置激发等离子体的灭菌实验,并由活菌计数分别得出大肠杆菌存活曲线,通过扫描电镜对比灭菌实验前后大肠杆菌的状态,以对大气压等离子体灭菌机理进行初步分析。实验证明,该微波等离子体灭菌效果远好于同轴介质阻挡放电等离子体射流;两种装置对大肠杆菌的杀灭过程呈不同变化趋势;推测灭菌作用的主导因素为活性基团和高能粒子,其中静电电荷积累有一定作用。对于APMTP+JET装置微波等离子体,热效应不可忽略,其他因素则协同灭菌。     

一种AC／DC电源供电系统的应用新方案

0引言 随着科技的发展,AC／DC电源系统在社会的各个领域得到了广泛的运用,同时也对系统的可靠性提出了新的要求。特别是在一些要求不间断供电的场合（如电力系统）,对系统可靠性的要求就更为严格。而作为系统的供电部分更是如此。在一般的AC／DC电源系统都匹配有备用供电电源,如何实现主电源和备用电源的双重有效性昵？这就是我们要讨论的问题。     

脉冲电源对电弧放电等离子体温度的控制研究

等离子体温度是电弧放电过程中的重要参数,控制等离子体温度能够有效的控制等离子体化学反应过程。为此,在研制电感储能和电容储能2种脉冲电源的基础上,测定了在不同放电频率、电容电压和储能电容条件下的脉冲电弧放电等离子体发射光谱,并计算了对应条件下的温度。结果显示:电弧放电等离子体温度可以通过改变电感储能电源中的放电频率和电容储能电路中的电压和电容值控制,其线性关系良好,相关系数分别为0.946、0.974和0.979。     

应用于生活垃圾处理的等离子体电源的研究

随着等离子体技术应用在生活垃圾处理中的不断深入,对于等离子体电源性能的要求越来越高。因此,提出以三相不控整流电路和逆变全桥电路作为电源主功率电路,选用移相脉宽调制技术结合软开关技术的调功方案。此外,对比分析常用调频方案,提出基于比例积分(PI)-数字锁相环(DPLL)的复合式频率跟踪策略,实验结果表明,新型等离子体电源能实现输出功率的无级调节和频率自动跟踪,提高电源整体效率。     

一种新型矩阵式AC/AC变换电路的研究

介绍了一种新型的三相输入,单相输出全桥拓扑结构的AC／AC变换电路,对主电路的工作原理和三角波脉宽调控制（DPWM）控制策略进行了详细分析,并通过实验证明了变换电路的实用性和控制策略的可行性。