平板型DBD臭氧发生多参数影响研究

DBD放电特性主要由其放电参数评定,因此研究DBD臭氧发生器的放电参数对臭氧合成实际应用具有重要意义。文中主要研究峰值电压、放电频率和气体流量的变化对平板型DBD臭氧发生器放电特性及臭氧合成特性影响。并利用Q-V Lissajous图来计算臭氧发生器等效电容、放电间隙的折合场强、放电功率等放电参数,进而得出臭氧体积分数与产率的变化关系。实验结果表明:峰值电压从5 kV增大到9 kV,放电频率从5.5 kHz上升到8 kHz时,放电功率呈线性增大,放电间隙的折合场强和介质层等效电容逐渐增加,放电间隙等效电容逐渐减小,等效总电容、放电最小电压和击穿电压基本不变;臭氧体积分数随峰值电压增大先增大后减小,随放电频率的增大缓慢上升,而臭氧产率则均减小。气体流量从0.5 L/min变化到4.5 L/min时,放电参数基本不变,臭氧产率则随之增大。放电频率一定,峰值电压较高时,气体流量适当增加能促进臭氧的生成。     

DBD中的离子运动与电源频率

在常压下进行介质阻挡放电(DBD)必须选择适当的电源频率,适当的电源频率将有利于均匀辉光放电的产生。为了实现常压下的均匀辉光放电,以正弦交流电源为例,探索有利于均匀辉光放电的电源频率。从理论上对介质阻挡放电的放电气隙上的电压变化进行了系统分析,完整地讨论了放电过程中气隙上的电压波形变化以及各波形阶段对应的时间,并进一步确定了放电离子在不同波形阶段的运动情况。在此基础上,根据大气压下有利于均匀辉光放电的放电条件,最终推算出有利于均匀辉光放电的最小电源频率。这一推算结果给出了利用不同成分的气体进行介质阻挡放电时有利于均匀辉光放电的电源频率的最小值,它是介质阻挡放电中的重要参量。     

可控谐振的DBD型臭氧发生器电源

基于DBD型臭氧发生器的负载特点及其系统中固有谐振的问题,提出了一种可控谐振的DBD型臭氧发生器的电源结构及控制方法。利用系统的固有谐振特性,采用同步控制的方法,让谐振的过程受控,从而避免了固有谐振给DBD系统带来的危害。给出了可控谐振DBD系统的工作原理,并讨论了此DBD系统的特点和性质。在DBD臭氧发生器样机的基础上给出了DBD系统的控制策略,并结合试验讨论了可控谐振的DBD型臭氧发生器电源系统的频率选择和电源系统效率等问题,给出了具体的设计建议。结合电路的特点和具体的试验结果,讨论了DBD系统电源的软开关特性及其对电源效率的影响。通过原理分析和试验验证情况,可以证明可控谐振电源适用于DBD型臭氧发生器系统的使用,并克服了系统固有谐振带来的影响。     

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。     

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。     

电源变压器漏感对DBD性能的影响

在一些DBD系统中，经常出现随着激励频率的提高放电性能反而下降的反常现象。本文对DBD系统的频率特性进行了研究，结果表明：DBD系统存在谐振现象，激励电源的变压器漏感是引起这一现象的一个主要因素。     

电源频率对介质阻挡放电的影响

电源频率不同时 ,气隙中空间电荷分布情况不同 ,大气压下的介质阻挡放电形式也不同。放电电流波形表明了放电形式的差异 ,在一定的高频段会出现均匀的辉光放电 ,其相应的临界频率还与气体种类等因素有关。     

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。     

空气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,在前期的研究基础上,采用合适的放电管长度和电源频率进行实验研究。实验研究了干空气源放电管长度、放电电压和气体流量对臭氧产生的影响,并进行了系统优化。研究结果表明:放电管长度由500 mm变为200 mm,在几乎不降低臭氧浓度下放电平均功率约降低了60%;臭氧浓度随放电电压和气体流量的增大先增大后降低;当流量为200 L/h、放电电压为2 698 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,此时,臭氧浓度为5.3 g/m3时,臭氧产率为43.62 g/kWh。     

基于DBD型臭氧发生器的新型软开关电源研究

常用介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器供电电源工作时,各开关器件不能完全工作在软开关条件下,且部分开关器件在功率调节过程中难以维持软开关状态,电源不能高效工作。针对上述问题,提出一种新型DBD型臭氧发生器供电电源,通过结合各开关器件的工作时序,详细地分析了电路的各个工作模态,在PSIM中仿真并研制了实验样机。仿真与实验结果表明,在容性脉冲频率调制(PFM)控制方式下,电路中各功率器件在整个功率调节范围内均能在软开关条件下工作,确保了供电电源的高效运行。此外,整个电源具有结构简单,易于设计的优点。     

Experimental Study of DBD Plasma Actuator with Combination of AC and Nanosecond Pulse Voltage

In the last decade, dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators using a combination voltage of AC and a nanosecond pulse have been studied. The combined‐voltage‐driven plasma actuator increases the body force effect, including wall jet and flow suction, by overlapping the nanosecond pulse voltage, while the DBD plasma actuator driven by nanosecond pulses is a flow control actuator generating compression waves due to pulse heating, which makes it possible to supply an active flow control at a high‐speed flow, reported as up to Mach 0.7. In this study, a DBD plasma actuator driven by a combination voltage of sinusoidal AC and nanosecond pulse was experimentally investigated. The time‐averaged net thrust and cycle‐averaged power consumption of the actuator were characterized by using an electrical weight balance and the charge‐voltage cycle of a DBD plasma actuator, respectively. The plasma actuator thrust driven with the combination voltage showed increased thrust with increasing pulse repetition rate. The energy consumption of the actuator was controlled by varying the AC phase when the nanosecond pulse was applied. Therefore, the thrust and power consumption in the actuator were almost independently controlled by the pulse repetition rate and the pulse imposed phase.     

高频介质阻挡放电传输电荷影响因素的研究

利用高频介质阻挡放电(DBD)实验装置和测量系统研究了外加电压幅值、气隙距离和电源频率等因素对高频DBD单个周期传输电荷的影响,并结合气体放电理论对实验结果进行了分析。结果表明,介质表面积聚的表面电荷影响高频DBD的电荷传输特性,高频DBD单个周期传输的电荷随外加电压幅值和电源频率的增加而非线性增加,随气隙距离的增加而非线性减小。     

DBD电路模型参数的测量与仿真分析

为了能够对介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)的物理机制有更深入的理解,目前国内外许多学者采用电路模型仿真与实验相结合的方法来对介质阻挡放电进行研究,它们通过结合实际的试验条件,提出了许多不同的电路仿真模型。本文在华中科技大学张庭提出的电路模型基础之上,通过实验和理论计算分别得到了试验装置的介质电容和气隙电容,对该模型进行了仿真,并对仿真结果和试验结果进行了比较。在保持电感L和电源频率f及幅值不变的情况下,讨论了当记忆电阻Rmen和记忆电容Cmen变化时,放电电流从单峰模式向多峰模式的演变规律。并对电流脉冲的变化情况与记忆电阻和记忆电容的关系进行了探讨,以期能够对DBD的放电机理有更深入的理解。     

介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电灭菌效果的试验研究

应用介质阻挡放电(DBD)和介质阻挡电晕放电 (DBCD)产生的低温等离子体,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行杀灭试验的结果发现,在90s内DBD和DBCD都对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭对数值KL达到了5。 DBCD使两种菌株减少的速度大于DBD。DBD和DBCD都使大肠杆菌减少的速度大于金黄色葡萄球菌。     

介质阻挡放电特性与臭氧合成的实验研究

采用线管结构反应器与管管结构反应器进行介质阻挡放电(DBD)产生臭氧。通过测量放电电气参数和观察辐射发光现象来研究两种反应器的介质阻挡放电特性。结合对比不同电场强度下的臭氧浓度和臭氧的生成效率,讨论两种反应器在生成臭氧应用方面的性能,实验发现线管结构介质阻挡放电特性不同于管管结构,同时臭氧浓度和臭氧生成效率取决于外加在两种反应器上的折合电场强度峰值。     

双级矩阵变换器的SPWM控制策略及无功功率控制研究

为消除整流级输出直流脉动电压对三相输出电压的影响,应用正弦脉宽调制技术对双级矩阵变换器的逆变级进行调制,利用开关函数概念推导出调制波的补偿函数。通过研究整流级功率因数的调节作用,提出了动态划分输入电压区间的方法和控制策略。采用该控制策略运用Matlab／Simulink进行仿真,结果表明了该控制策略的正确性和有效性。     

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。