[發(fā)明專利]用于激勵(lì)產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體的復(fù)合電源裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711385104.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN108093551B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆海寶;郭毅豪;姚聰偉;常正實(shí);孫安邦;張冠軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/24
• 分類號(hào): H05H1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 田洲

本發(fā)明公開了一種用于激勵(lì)產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體的復(fù)合電源裝置，包括高壓納秒脈沖電源、低頻交流電源、高通濾波器、低通濾波器和負(fù)載；高壓納秒脈沖電源的輸出與高通濾波器的一端口連接，高通濾波器的另一端口接到負(fù)載兩端；低頻交流電源的輸出與低通濾波器的一端口連接，低通濾波器的另一端口接到負(fù)載兩端。本發(fā)明的復(fù)合電源裝置將高壓納秒脈沖電源和低壓低頻交流電源的輸出疊加在一起，施加于DBD電極上易于產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體，且可防止電源裝置被破壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放電等離子體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于激勵(lì)產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體的復(fù)合電源裝置。

背景技術(shù)

低溫等離子體在能源化工、材料表面改性以及醫(yī)學(xué)殺菌消毒等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。大氣壓介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是產(chǎn)生低溫等離子體的重要方法之一，但如何產(chǎn)生大面積、均勻DBD一直是實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用中的難點(diǎn)。此外，等離子體的高活性也是等離子體應(yīng)用關(guān)注的重點(diǎn)，如何有效地將能量耦合到化學(xué)反應(yīng)中是亟需解決的重要問題。

傳統(tǒng)的DBD驅(qū)動(dòng)電源采用頻率為10²～10⁵Hz、幅值為10kV左右的交流電源，交流電源消耗的功率較大，且不利于空氣中均勻DBD等離子體的形成。另外，傳統(tǒng)低頻電源容易產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子，但是很難產(chǎn)生均勻放電。近年來(lái)隨脈沖功率技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的高壓納秒脈沖電源作為DBD驅(qū)動(dòng)電源易于產(chǎn)生均勻放電，且消耗功率低，受到國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：納秒脈沖電源雖然瞬時(shí)功率高，但其能量用于氣體電離，不是化學(xué)反應(yīng)所需的振動(dòng)態(tài)、轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)等激發(fā)態(tài)分子。而傳統(tǒng)低頻電源盡管容易產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子，但是卻很難產(chǎn)生均勻放電。

中國(guó)專利申請(qǐng)公告第CN103368445B號(hào)，公開一種“直流加脈沖式的金屬表面處理電源電路”，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)直流疊加可調(diào)脈沖寬度與幅度波形的處理電源形式。中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)第CN106900135A號(hào)，公開“一種用于等離子體點(diǎn)火的納秒脈沖疊加直流電源裝置”，搭建了應(yīng)用于等離子體點(diǎn)火的高能納秒脈沖疊加高壓直流的電源裝置，并采用了多針陣列-板式電極結(jié)構(gòu)。

上述設(shè)計(jì)都使用了大量電力電子器件，納秒脈沖放電會(huì)對(duì)電力電子器件產(chǎn)生較大電磁干擾，影響電力電子器件的穩(wěn)定性，破壞電源裝置。另外，因?yàn)樗┘拥闹绷麟妷捍蟛糠肿饔糜诮橘|(zhì)上，而不是放電間隙中，使得直流電場(chǎng)耦合效率下降，無(wú)法有效地產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子，無(wú)法用于介質(zhì)阻擋放電。

綜上所述，亟需一種易于產(chǎn)生均勻放電的驅(qū)動(dòng)電源裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于激勵(lì)產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體的復(fù)合電源裝置，以解決上述存在技術(shù)問題。本發(fā)明的復(fù)合電源裝置將高壓納秒脈沖電源和低壓低頻交流電源的輸出疊加在一起，施加于DBD電極上易于產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于激勵(lì)產(chǎn)生均勻放電高活性等離子體的復(fù)合電源裝置，包括高壓納秒脈沖電源、低頻交流電源、高通濾波器、低通濾波器和負(fù)載；高壓納秒脈沖電源的輸出與高通濾波器的一端口連接，高通濾波器的另一端口接到負(fù)載兩端；低頻交流電源的輸出與低通濾波器的一端口連接，低通濾波器的另一端口接到負(fù)載兩端。

進(jìn)一步的，還包括延時(shí)觸發(fā)器；低頻交流電源設(shè)置有觸發(fā)輸出端，高壓納秒脈沖電源設(shè)置有觸發(fā)輸入端，低頻交流電源的觸發(fā)輸出端連接到延時(shí)觸發(fā)器的輸入端，延時(shí)觸發(fā)器的輸出端連接到高壓納秒脈沖電源的觸發(fā)輸入端。

進(jìn)一步的，延時(shí)觸發(fā)器的延時(shí)設(shè)置為0。

進(jìn)一步的，高通濾波器為巴特沃斯型，采用電感-電容結(jié)構(gòu)；低通濾波器為巴特沃斯型，采用電感-電容結(jié)構(gòu)。