[實(shí)用新型]高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920406495.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209358449U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳迪;伍遠(yuǎn)博;陶智;陳大慶;黃敏;顧中浩;徐超;周長(zhǎng)偉;江均均
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/5387
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/5387;H02M5/10;H05H1/24
• 代理公司: 蘇州謹(jǐn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

本實(shí)用新型涉及一種高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)，系統(tǒng)包括控制電路、零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及高頻諧振升壓電路，控制電路用于向零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路輸送控制信號(hào)，零電壓開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路接收控制信號(hào)并將控制信號(hào)逆變?yōu)榻涣餍盘?hào)并通過(guò)零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行第一次升壓處理后發(fā)送第一升壓信號(hào)至高頻諧振升壓電路，高頻諧振升壓電路接收第一升壓信號(hào)并對(duì)第一升壓信號(hào)作第二次升壓處理。通過(guò)在系統(tǒng)中加入零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及高頻諧振升壓電路，將控制信號(hào)變成第一升壓信號(hào)，該第一升壓信號(hào)經(jīng)高頻諧振升壓電路升壓后形成高壓電場(chǎng)，最終在高壓電場(chǎng)內(nèi)穩(wěn)定形成低溫等離子體，達(dá)到高效率、低損耗且低溫產(chǎn)生等離子體的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)。

背景技術(shù)

作為物質(zhì)的第四態(tài)，等離子體因其獨(dú)特的離子效應(yīng)、優(yōu)良的導(dǎo)電性、顯著的集體運(yùn)動(dòng)行為等特點(diǎn)，已經(jīng)在能源、信息、材料、化工、醫(yī)療、空間物理等領(lǐng)域得到了廣泛的重視和應(yīng)用。在等離子體應(yīng)用和推廣的同時(shí)，各領(lǐng)域也對(duì)等離子體發(fā)生器的設(shè)計(jì)提出了更多的要求。為滿(mǎn)足現(xiàn)代化工業(yè)的各種需求，新型高效的等離子體發(fā)生器的設(shè)計(jì)研究就顯得愈發(fā)重要。

等離子體是由大量相互作用的但仍處于非束縛狀態(tài)下的帶電粒子組成的宏觀體系。從19世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)、探尋氣體放電現(xiàn)象開(kāi)始,人類(lèi)逐步認(rèn)識(shí)、掌握了等離子體技術(shù)；特別是上世紀(jì)50年代后,等離子體技術(shù)在氣體放電理論與實(shí)驗(yàn)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上得到了蓬勃的發(fā)展。現(xiàn)在，低溫等離子體物理與應(yīng)用已是一個(gè)具有全球影響力的重要的科學(xué)與工程，對(duì)高科技經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及傳統(tǒng)工業(yè)的改造均有重大影響。

現(xiàn)階段，等離子體發(fā)生方法主要有三種。第一種，以高頻高壓電流擊穿氬氣從而產(chǎn)生等離子體的方式，采用易于利用產(chǎn)生等離子體的同軸式方法，同時(shí)使用耐熱程度高的石英玻璃管以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種方式產(chǎn)生的等離子體均勻穩(wěn)定，易于利用，但有電源效率不高、不易觀察放電等缺陷。第二種，等離子體產(chǎn)生方式同樣以氬氣體為介質(zhì)，但是采用了大氣壓放電形式并使用螺紋型內(nèi)電極結(jié)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生較大體積的等離子體。這種方案雖然操作靈活，成本較低，但能源效率低且不利于觀察。第三種采用了工頻整流濾波、直流斬波、高頻逆變、高頻升壓等技術(shù)。這種方案雖然實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)，頻率調(diào)節(jié)，過(guò)溫保護(hù)等功能，但仍未解決電源使用效率低，熱損耗高等問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種解決上述問(wèn)題且電源效率高、開(kāi)關(guān)管損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制電路、零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路及高頻諧振升壓電路，所述控制電路用于向所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路輸送控制信號(hào)，所述零電壓開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路接收所述控制信號(hào)并將所述控制信號(hào)逆變?yōu)榻涣餍盘?hào)并通過(guò)所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行第一次升壓處理后以得到第一升壓信號(hào)，并發(fā)送所述第一升壓信號(hào)至所述高頻諧振升壓電路，所述高頻諧振升壓電路接收所述第一升壓信號(hào)并對(duì)所述第一升壓信號(hào)作第二次升壓處理。

進(jìn)一步地，所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包括用以將所述控制信號(hào)逆變?yōu)榻涣餍盘?hào)的逆變模塊及將所述交流輸出信號(hào)進(jìn)行第一次升壓的升壓模塊。

進(jìn)一步地，所述高頻諧振升壓電路包括初級(jí)回路與次級(jí)回路，所處初級(jí)回路包括依次連接的主電容組、諧振通斷器及初級(jí)電感，所述次級(jí)回路包括次級(jí)電感及與所述次級(jí)電感連接的放電尖端，所述主電容組接入所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路向所述主電容組發(fā)送所述第一升壓信號(hào)，所述第一升壓信號(hào)自所述主電容組輸入，并經(jīng)過(guò)所述諧振通斷器、初級(jí)電感和次級(jí)電感后在所述放電尖端實(shí)現(xiàn)放大以形成高壓電場(chǎng)。

進(jìn)一步地，所述主電容組包括若干個(gè)串聯(lián)而成的高壓電容。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括與所述控制電路及所述零電壓軟開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接的光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，所述光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路用以減小所述高頻高壓低溫等離子體發(fā)生系統(tǒng)中的強(qiáng)壓干擾。