[發(fā)明專利]PDM工作模式的高壓電源激勵DBD反應(yīng)器供電能量的檢測系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810055196.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108333424B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳秉巖;甘育麟;戚家程;李沁書;高香香;蔣永鋒;殷澄
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R31/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張倩倩

本發(fā)明公開一種PDM工作模式的高壓電源激勵DBD反應(yīng)器供電能量的檢測系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括可編程電源、PDM高壓電源、被測DBD陣列、電氣參數(shù)檢測模塊、光纖光譜儀、和上位機(jī)。在檢測時，通過上位機(jī)和可編程電源控制PDM高壓電源的輸出，對DBD陣列進(jìn)行激勵放電，同時對DBD的放電參數(shù)進(jìn)行采集，上位機(jī)根據(jù)獲取到的供電電壓、積分電容電壓和放電電流，計算DBD的供電能量。在計算時，針對采集到的放電參數(shù)，本發(fā)明借助李薩如圖形，對DBD的供電能量、等效參數(shù)等放電參數(shù)進(jìn)行分析計算，可準(zhǔn)確的獲得經(jīng)過DBD反應(yīng)器的能量轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及介質(zhì)阻擋放電(dielectric barrier discharge:DBD)反應(yīng)器供電能量檢測計算技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種在功率密度調(diào)制(power density modulation:PDM)工作模式的高壓電源激勵DBD反應(yīng)器供電能量檢測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

近幾年來，大氣壓等離子體被廣泛應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)，污染控制，生物醫(yī)學(xué)，流動控制和材料處理等方面。DBD是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電，具有放電穩(wěn)定和放電面積大等特點，是在常壓下產(chǎn)生低溫等離子體的有效方法之一，適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。在實際應(yīng)用中，DBD的供電電壓、供電電流、供電能量等電學(xué)參量，是低溫等離子體研究和應(yīng)用中極其重要的參量，在放電過程中它們相互作用，共同影響多重微放電的產(chǎn)生、放電的效果和等離子體的特性。準(zhǔn)確測量并計算介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)的有效能量將成為提高介質(zhì)阻擋放電性能的關(guān)鍵所在，對于提高介質(zhì)阻擋放電在應(yīng)用中的放電效率具有重要意義。

由于DBD通過大量短暫的微放電來消耗能量，具有時空不確定性，故供電功率和能量很難測定。對于這類放電的能量計算，通常采用電壓-電荷李薩如(Lissajous)圖形法。

專利201310132909.8公開了一種介質(zhì)阻擋放電電路參數(shù)檢測裝置和檢測方法。根據(jù)李薩如圖形法設(shè)計了一種檢測和計算DBD反應(yīng)器等效參數(shù)的檢測裝置和檢測方法。但是，該專利主要根據(jù)李薩如圖形對反應(yīng)器的等效參數(shù)進(jìn)行計算，未對非連續(xù)、供電電壓峰值不固定的放電狀態(tài)進(jìn)行分析，沒有提出相應(yīng)情況下供電能量計算的算法思想和放電效果評估方法。

目前，使用電壓-電荷李薩如圖形法能夠計算在連續(xù)的高壓交流電源激勵下的DBD反應(yīng)器供電能量。但是當(dāng)放電不連續(xù)或者供電電壓電流峰值不固定時，尚未有方法對反應(yīng)器的供電能量進(jìn)行準(zhǔn)確計算。若將高壓交流電源激勵下DBD供電能量的計算方法直接運(yùn)用到功率密度調(diào)制(power density modulation:PDM)電源激勵下的反應(yīng)器進(jìn)行供電能量計算，存在以下問題：

(1)根據(jù)PDM高壓電源的放電特性，在一段工作時間內(nèi)，電壓電流波形是不連續(xù)的；

(2)每個供電周期的放電強(qiáng)度和供電電壓電流峰值不同；

(3)在一個調(diào)功周期內(nèi)，放電時間是可調(diào)節(jié)的，因此在工作時間內(nèi)的放電時間不固定。

因此，傳統(tǒng)的李薩如圖形法計算DBD供電能量不適合直接應(yīng)用到PDM高壓電源驅(qū)動DBD系統(tǒng)進(jìn)行能量消耗分析，若能夠提供一種針對使用PDM高壓電源激勵DBD的供電能量計算方法，將對DBD的研究、應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：針對使用PDM高壓電源激勵的DBD在放電過程中的電氣和光學(xué)參數(shù)，獲取相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而借助李薩如圖形進(jìn)行能量消耗分析，以更加準(zhǔn)確地獲得經(jīng)過反應(yīng)器的能量轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種PDM工作模式的高壓電源激勵DBD反應(yīng)器供電能量的檢測系統(tǒng)，包括可編程電源、PDM高壓電源、被測DBD陣列、電氣參數(shù)檢測模塊、光纖光譜儀和上位機(jī)；

可編程電源的輸出端連接PDM高壓電源的輸入端，PDM高壓電源的輸出端連接DBD陣列的激勵電壓輸入端；上位機(jī)與可編程電源之間連接通信，以通過可編程電源控制PDM高壓電源的工作，進(jìn)而使得DBD陣列在PDM高壓電源的激勵下放電；