[發明專利]PDM工作模式下的高壓激勵電源驅動體積DBD空氣凈化裝置的供電頻率調控系統和方法

有效

• 申請號: 201810055270.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108283868B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 甘育麟;陳秉巖;高香香;蔣永鋒;朱昌平;田澤;殷澄
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張倩倩

本發明公開一種PDM工作模式下的高壓激勵電源驅動體積DBD空氣凈化裝置的供電頻率調控系統和方法，系統包括控制單元、可編程電源、PDM電源、體積DBD反應器、電氣參數檢測單元和光譜檢測單元；體積DBD反應器的地線上串接有積分電容C_m；電氣參數檢測單元檢測體積DBD反應器的供電電壓信號、放電電流信號、積分電壓信號，光譜檢測單元檢測體積DBD反應器反應區域的發射光譜強度信號，分別傳輸至控制單元；可編程電源控制PDM電源的供電電壓峰值輸出，控制單元根據接收到信號計算體積DBD反應器的供電能量和相對光量子產率能效比，進而根據計算結果控制PDM電源對體積DBD反應器的供電頻率，使得體積DBD反應器在PDM電源的激勵下放電，并工作在設定的相對光量子產率能效比范圍內。

技術領域

本發明涉及體積介質阻擋放電(dielectric barrier discharge:DBD)反應器控制技術領域，特別是一種功率密度調制(power density modulation:PDM)工作模式的高壓電源激勵體積DBD空氣凈化裝置的供電頻率調控系統和方法。

背景技術

近幾年來，大氣壓等離子體被廣泛應用于環境修復，污染控制，生物醫學，流動控制和材料處理等方面。體積DBD是有絕緣介質插入放電空間，并形成一定放電間隙體積的非平衡態氣體放電，具有放電穩定和放電面積大等特點，是在常壓下產生低溫等離子體的有效方法之一，適合于大規模工業生產，具有廣闊的應用前景。在實際應用中，DBD的供電電壓、供電電流、供電能量等電學參量，是低溫等離子體研究和應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生、放電的效果和等離子體的特性。

體積DBD反應器通常采用高壓或脈沖高壓電源驅動，采用PDM工作模式的高壓電源驅動DBD反應器具有功率密度調控方便、放電反應器溫度低(等離子體非平衡態高)、工作穩定等優點。在介質阻擋放電中，隨著放電過程的進行，DBD反應器的等效電容會發生改變。由于容性的反應器與感性的激勵電源之間存在匹配關系，當反應器的等效電容發生變化時，反應器與電源的匹配特性下降。在PDM電源的輸入電壓相同的情況下，PDM電源產生的高壓激勵電壓峰值會減小，即原本注入到反應器上的供電電壓會減小，而只有當電源的供電頻率和電極的諧振頻率越接近，放電效果才越好。此時就需要調整反應器的供電頻率，從而提高DBD反應器的供電電壓，提高反應器的放電強度。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：利用PDM工作模式的高壓激勵電源對體積DBD反應器進行激勵放電，實現DBD反應器的空氣凈化作用，同時在DBD反應器的運行過程中，通過調整供電頻率，達到調整DBD反應器供電能量的目的，保證反應器的放電強度。

本發明采取的技術方案為：一種PDM工作模式的高壓激勵電源驅動DBD空氣凈化裝置的供電頻率調控系統，包括控制單元、可編程電源、PDM高壓激勵電源、體積DBD反應器、電氣參數檢測單元和光譜檢測單元；

DBD反應器的地線上串接有積分電容C_m；電氣參數檢測單元包括供電電壓檢測電路、放電電流檢測電路和積分電壓檢測電路；供電電壓檢測電路檢測體積DBD反應器的激勵電源輸入端的供電電壓信號，放電電流檢測電路檢測體積DBD反應器的放電電流信號，積分電壓檢測電路檢測積分電容C_m上的積分電壓信號，光譜檢測單元檢測體積DBD反應器反應區域的發射光譜強度信號，分別傳輸至控制單元；

可編程電源控制PDM電源的供電電壓峰值輸出，PDM電源的輸出端連接體積DBD反應器的激勵電壓輸入端；

控制單元根據接收到的供電電壓信號、放電電流信號、積分電壓信號和發射光譜強度信號，計算體積DBD反應器的供電能量和相對光量子產率能效比，進而根據計算結果控制PDM電源對體積DBD反應器的供電頻率，使得體積DBD反應器在PDM電源的激勵下放電，并工作在設定的最佳相對光量子產率能效比波動范圍內。