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。     

高频高压交流电源应用于介质阻挡放电特性的研究

应用电压幅值和频率都可调的高频高压交流电源研究了大气压空气中同轴介质阻挡放电的特性;介绍了该介质阻挡放电装置的工作原理后研究了电源逆变器交流侧电路工作于固有谐振频率和1/3固有谐振频率下负载电压及其频率、放电电流、谐振电流随着逆变器直流侧电压变化的规律,比较了在逆变器直流侧电压相同下的负载电压和放电电流的特点。研究结果表明,在初始放电发生前,电源的逆变电路直流侧电压线性增加,负载电压和放电电流随之增加,负载性质始终为容性;放电发生后,负载电压近似恒定,放电电流近似线性增长,负载性质为阻容性;在外加电源电压的正、负半周内,微放电电流波形不对称,分别呈“似辉光放电”和“丝状放电”的特点。     

移相控制下DBD型臭氧发生器供电电源的设计

针对开环控制下的介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,简称DBD)型臭氧发生器的供电电源易出现不稳定状况,设计了一套采用电压闭环和移相控制的全桥串联负载谐振式逆变器供电的臭氧发生器供电电源系统。详细介绍了臭氧发生电源系统的结构、逆变电路控制方式、功率调节控制策略以及驱动电路的设计过程。实验结果表明,所设计的供电电源能解决臭氧发生器过压、电源系统易受外界干扰波动等问题,同时还具有功率调节便利和逆变电路电流接近正弦波等优点,具有良好的工程应用价值。     

串联负载谐振式DBD型臭氧发生器电源的基波分析法研究

由于介质阻挡放电电路(dielectric-barrier discharge, DBD)存在放电和未放电两个模态，电路的模态和电源的模态相互组合使电路工作的模态很复杂。为了能在工程中便利地为DBD电路设计供电电源，在分析一种移相全桥脉宽控制下的串联负载谐振式DBD电路电流的基础上，利用串联逆变器供电的DBD电路电流接近正弦波这一特性，提出了DBD电路的基波分析方法，推导了DBD电路的基波等效电路，并采用实验和仿真的方法对基波分析方法进行了验证。分析表明采用基波分析法得到的计算值与仿真和实验结果之间的相互误差均小于8%，这就验证了该文分析方法的正确性。与一般的分析方法相比，提出的设计和分析方法具有简单和方便的特点，具有现实的工程意义。     

移相控制串联谐振式臭氧发生器电源分析

对工作在一种移相控制下的串联负载谐振式全桥逆变器供电的介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器的供电电源进行详细的分析，通过结合逆变桥中开关器件的通断状况和DBD电路的放电、未放电状态，得出了DBD电路的供电电源在移相控制下的2种不同点火状况及其在不同点火状况下的电路工作模态。在模态分析的基础上，推导供电电源的工作频率、DBD电路承受的峰值电压、逆变电路输出电流峰值和电路放电功率的显性表达式，并通过这些公式对这4个主要参数的调节特性进行分析。最后给出理论计算和实验结果的对比分析，验证利用模态分析方法分析DBD电路的可行性以及理论推导的正确性。     

串联谐振式介质阻挡放电型臭氧发生器等效模型及电源特性分析

为了研究稳态工作时的介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器的等效模型,以采用串联谐振逆变电源供电的、所产生臭氧的质量流量为1kg/h的介质阻挡放电型臭氧发生器为研究对象,通过实验数据和曲线拟合相结合的方法对臭氧发生器的等效电阻、等效电容与发生器的放电功率进行了研究。研究结果表明,稳态工作时的臭氧发生器可由与放电功率成线性关系的电阻和电容串联构成等效模型来表示。基于这一等效模型,对移相控制下的串联谐振式DBD型臭氧发生器供电电源特性进行了分析。分析结果表明,由所提出的等效模型和供电电源特性分析方法得到的结果与实验结果具有较好的一致性,可用来解决臭氧发生器供电电源设计繁琐的问题。     

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。     

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。     

介质阻挡放电忆阻特性分析

为了研究介质阻挡放电放电间隙的伏安特性,搭建同轴介质下介质阻挡放电的电路模型,研究其放电过程中的电压和电流关系从而得到其伏安特性曲线,对放电过程中的气体电压、放电电流和电荷变化进行分析。搭建忆阻器Matlab仿真模型,仿真得到忆阻器的伏安特性曲线,对忆阻器电气特性进行分析。通过分析比较发现介质阻挡放电过程中具有忆阻特性。     

介质阻挡放电系统中谐振问题的研究

为了解决介质阻挡放电 (DBD)反应器放电性能随激励频率提高反而下降的问题 ,采用电荷电压测量等方法对DBD系统主要放电参量的变化规律进行了实验研究。结果表明 :由激励变压器漏感与电介质层等效电容引起的系统谐振是造成这一问题的主要原因。DBD系统谐振不但能引起放电间隙等效电压、电介质层等效电压、放电间隙等效电阻等放电参量的异常变化 ,降低DBD反应器放电性能 ,而且会对激励变压器与DBD反应器中电介质层的绝缘产生危害 ,影响DBD系统工作稳定性。减小激励电源漏感与合理分布DBD电介质层等效电容是解决DBD谐振问题的有效措施。     

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。     

高压纳秒脉冲下介质阻挡放电的仿真研究

为研究ns脉冲高电压条件下介质阻挡放电的特性,在实验测量正极性ns脉冲介质阻挡放电电压、放电电流的基础上,根据脉冲介质阻挡放电等效电路对空气间隙上的气隙电压、放电电流及功率等参数进行了计算。计算结果表明,气隙电压、电流均为双极性脉冲且放电瞬时功率呈现双峰,分析认为此双极性脉冲是由介质层累积电荷所致;阻挡介质材料、厚度和施加电压频率不同,正极性ns脉冲介质阻挡放电结果也不同;施加电压类型对介质阻挡放电影响很大,相比交流、单极性μs脉冲和单极性亚μs脉冲的介质阻挡放电,正极性ns脉冲介质阻挡放电的放电电流大很多。     

谐振变换器中谐振电流-开关频率特性

为了研究介质阻挡放电(DBD)高压逆变电源中,串联谐振电路的谐振电流和逆变器的开关频率之间的关系,谐波分析了由高频高压变压器和DBD负载组成的分布参数电路,在基于数字信号处理芯片(DSP)的高压逆变电源上,研究了谐振频率跟踪的数字化实现方法。研究结果表明,当谐振频率为开关频率的1、3和5等奇数倍时,谐振电流(有效值)曲线上出现了幅值逐渐减小的不同的极大值点;通过跟踪不同的谐振电流的极大值点,可以实现谐振频率的跟踪控制。     

介质阻挡型臭氧发生器电极负载特性的分析

为解决介质阻挡型臭氧发生器电极和电源的匹配问题 ,用电极的等效电路分析了负载特性 ,同时将整个电路等效为RLC二阶电路进行分析 ,指出一定几何形状、间隙宽度和气体压力下 ,提高放电所诱发的功率有 3种方法 :运行频率高、介质薄而介电常数大、外界电压峰值高 ;与电极负载配套的电源要求减小脉冲放电电流的冲击     

介质阻挡放电电参数计算软件设计及应用

介质阻挡放电是产生低温等离子体的一种重要方法,其应用近年来受到关注。笔者基于介质阻挡放电中经常测量的电压和电流,设计用于介质阻挡放电实验的人机界面,有利在不同的外电压波形、阻挡介质参数、间隙距离等条件下的大量实验数据的分析和计算,得到介质阻挡放电相关的气隙电压、电流及放电功率、电荷量等参数。最后利用交流和脉冲条件下介质阻挡放电的实验波形对其进行了测试。     

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。     

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。     

一种适用于蓄电池组供电的谐振极零电压过渡PWM逆变器

介绍了一种适用于串联蓄电池组供电的谐振极零电压过渡 (RPZVT)逆变器改进电路。该电路克服了传统的RPZVT逆变器电路正常工作时需要一个谐振电感电流阈值的困难 ,并且电路中所有的开关器件都能得到软开关条件 ,谐振只发生在主功率器件状态过渡的瞬间 ,控制简单 ,效率高 ,工作可靠     

考虑壁电荷积累的平行板电极介质阻挡放电模型研究

针对平行板介质阻挡放电建立了实验室放电装置,研究了大气压空气中的放电电压电流波形及Q-V Lissajous图形。提出一种考虑放电期间壁电荷累积影响的DBD等效模型,并对介质阻挡放电的电气特性进行分析。通过等效模型计算得到的放电电荷、电流及电压结果,搭建实验设备进行重复试验,并与试验测量数据进行对比。结果表明:壁电荷累积是影响介质阻挡放电的一个重要因素,积聚在反应器的介质表面电荷密度随着施加电压的增加而逐渐增加。利用数学模型计算出的放电时电荷、功率及电流与实验测量数据一致,验证了所提等效模型的有效性。     

多针-平板电极介质阻挡放电的特性及影响因素研究

通过电压-电流波形图和电压-电荷李萨育图形的测量，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。通过实验研究了放电间隙距离、多针电极针的密度、阻挡介质材料性质对多针-平板电极介质阻挡放电放电功率的影响。实验结果表明，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消耗较大的放电功率；放电空间消耗的功率随外加电压和介电常数的增加而增加，随气隙距离的增加而减小。