基于DBD的双放电气隙臭氧发生器串联谐振特性研究
PAM方式下DBD型臭氧发生器负载特性研究
PAM方式下DBD型臭氧发生器负载特性研究李思琪唐雄民严其林余亚东（广东工业大学自动化学院，广州510006）摘要:本文通过结合介质阻挡放电型（DBD：Dieletric Barrier Discharge）臭氧发生器的线性化模型，对PAM（Pulse Amplitude Modulation）这种典型调节方式下DBD型臭氧发生的负载调节特性进行了研究。
理论分析和实验结果表明，在PAM调节方式下, DBD型臭氧发生器的放电功率与谐振逆变供电电源的直流电压有良好的线性相关性。
文章得出PAM是一种比较适合DBD型臭氧发生器这类负载的调节方式。
关键词：介质阻挡放电，臭氧发生器，等效模型，脉冲幅度调制、负载调节特性Analysis on Load Regulation Characteristics of DBD-Type Ozonier withPulse Amplitude ModulationLI Si-qi TANG Xiong-min YU Ya-dong YAN Qi-ling(School of Automation，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China) Abstract: The regulation characteristics of DBD type ozone generator be studied in PAM typical control mode,by the method combining the the Linear model of DBD-Type Ozonier. Theoretical analysis and experimental results showed that in PAM regulation mode of the DBD type ozone generator, the discharge power and the inverter dc voltage is linear positive correlation. This paper conclude that PAM control is a very suitable for DBD type ozone generator.Key words: DBD; ozonizer; eqivalent model; Pulse Amplitude Modulation ;Load Regulation ChacracteristcsFoundation Project：Supported by National Youth Funds1 引言臭氧是一种绿色强氧化剂和消毒剂，广泛用于生活生产的各个领域[1-3]。
DBD型臭氧发生器逆变电源基波等效电路
采用 工频 升压 方式供 电 ， 由于臭 氧发生 器 的非线性 容 性负 载 特性 ， 这种 电路存 在 功 率 因数 低 、 向电 网注 人 大量谐 波 、 工作频 率低 和难 以大功 率等 缺点 。
第３ ５卷 第 １ 期
２ ０ １ ４ 年 ２月
河 南 科 技 大 学 学 报 ：自 然 科 学 版
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ： Ｎａ ｔ ｕｒ ａ ｌ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
提 供 了理 论 基 础 。
关键词 ： 介质阻挡放 电； 臭 氧 发生 器 ； 基波等效电路 ； ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ１ ３ １ 文献标志码 ： Ａ
０ 引 言
臭氧作 为一 种强 氧化剂 ， 具有 消毒 ， 杀菌 ， 脱色 等作用 ， 现 已广泛 应用 于食用 水 的净化 消毒 和工业 污
目前 ， 国内外研 究 串联谐振 式介 质 阻挡 放 电 （ Ｄ Ｂ Ｄ） 型臭 氧 发 生器 供 电电源 主要 集 中在 控 制 方 面 ，
没 有对 Ｄ Ｂ Ｄ型臭 氧发 生器工作 的各 个模 态进行 分 析 ， 然而 ， 对Ｄ Ｂ Ｄ负载特 性特 有 的充 电和放 电模态 的 分 析对 合理设 计 和优化 供 电电源参 数具有 很重 要 的意 义 。本 文分 析 了 Ｄ Ｂ Ｄ型 臭 氧发 生 器逆 变 电源 的 基 本原 理 ， 将 供 电 电源 等效 为正弦 波 电流源 ， 同时 深入 分析 了各 种模 态 的动态 特性 ， 提 出 了正 弦 波 电 流供 电 的基 波等 效 电路 ， 对 串联谐 振式 Ｄ Ｂ Ｄ型臭 氧发生 器逆 变 电源 的设计 具 有重要 意义 。
介质阻挡放电DBD系统谐振与利弊分析
DBD系统谐振与利弊分析
介质阻挡放电（DBD）一般都是电容耦合型的放电形式，其反应器可等效为一个非线性电阻与电容的并联。
作为放电激励的电源往往含有升压变压器，因此电源与反应器构成了一个含有电感、电阻和电容的网络，在一定的电源频率下必然发生谐振。
一般来说，DBD是由数量庞大的流光放电所组成的，这些流光放电依据媒质气体的不同通常可持续几纳秒至几百纳秒。
因此，当DBD系统不发生谐振时，DBD反应器内流光放电的数量会随着激励频率的提高而成倍增加，从而表现为媒质气体的电离程度随激励频率的增加而增强。
而如果DBD系统在应用频率范围内存在某一谐振频率，在相同激励电压条件下，在谐振频率之后DBD中媒质气体的电离程度将不会随激励频率的增加而增大，而是出现相反的结果。
这是由于在激励频率远离谐振点时，DBD上实际获得的电压远小于谐振时的电压。
从这个意义上说，DBD系统的谐振对高于谐振频率时反应器放电性能的影响是不利的。
因此，必须设法提高DBD系统的固有谐振频率。
谐振对DBD系统的危害还表现在发生谐振时，DBD反应器电介质层与变压器线圈所承受的电压要比电源电压高得多，因此谐振会对电介质层与变压器线圈绝缘带来危害。
品质因数Q值越高，其危害程度也就越大。
因此，尽量降低Q值对DBD系统的稳定运行十分必要。
在系统绝缘及使用频率能够满足要求的情况下，使系统工作于谐振频率处可有效地降低激励电源的申.压。
由于谐振时DBD系统呈现阻性，可有效地将电源电压耦合到DBD的放电间隙内，并利用谐振时系统呈现阻性的性质还可以简单地测出DBD等离子体的等效电阻。
臭氧发生器特性研究
臭氧发生器特性研究
吉泽英;吴煌州;王坤
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2018(000)024
【摘要】为了研究臭氧发生器的特性,系统考察了臭氧发生器功率及出气流量对臭氧浓度、产量、转化率及单位臭氧所需费用的影响.结果表明,当流量一定时,臭氧的浓度、产量及转化率与臭氧发生器功率基本呈现为正相关;当功率一定时,臭氧浓度及转化率随出气流量增大而减小,而臭氧产量随之增大.为了达到特定臭氧产量,当流量为40～60m3/h(标准状态下)时,功率应采用大于70kW的,而当流量为
30Nm3/h时,功率应采用50～60kW,以使实际生产实现经济高效.
【总页数】3页(P193-195)
【作者】吉泽英;吴煌州;王坤
【作者单位】同济大学环境科学与工程学院,上海200433;福建华东水务有限公司,福州350003;福建华东水务有限公司,福州350003;同济大学环境科学与工程学院,上海200433;福建华东水务有限公司,福州350003
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.新型等离子体水下臭氧发生器特性研究 [J], 王红霞;金伟锋;廖振方
2.高浓度臭氧发生器放电特性实验研究 [J], 侯凌颖
3.典型调节方式下串联谐振供电的DBD型臭氧发生器负载调节特性研究 [J], 唐雄民;余亚东;李思琪;严其林
4.PAM方式下DBD型臭氧发生器负载特性研究 [J], 李思琪;唐雄民;严其林;余亚东
5.并联补偿电感下臭氧发生器负载特性的研究 [J], 张泽峰;刘钟阳
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液固介质阻挡放电(DBD)等离子体煤液化特性研究的开题报告
液固介质阻挡放电（DBD）等离子体煤液化特性研究的开题报告一、研究背景与意义近年来，随着环境污染问题的日益严重，清洁能源的开发和利用成为了全球共同关注的焦点。
煤炭是世界上最丰富的化石能源之一，但其燃烧会造成大量的二氧化碳等有害气体的释放，加剧了大气污染和温室效应。
因此，煤液化技术的研究与发展成为了清洁利用煤炭资源的重要途径。
然而，在煤液化过程中，复杂的化学反应条件下容易产生强烈的放电现象，这种放电会导致反应物的分解和产物的变质，从而影响煤液化的效果。
为了解决这一问题，液固介质阻隔放电（DBD）等离子体技术被引入到煤液化领域进行研究。
该技术可以通过在煤液化反应体系中传递较高的电压来形成等离子体，从而使放电点远离反应物表面，防止反应物的降解和变质，提高煤液化反应的效率和稳定性，这对于清洁煤液化技术的发展具有重要意义。
二、研究内容与方法本研究拟通过实验研究，探究DBD等离子体技术在煤液化过程中的应用特性。
具体研究内容包括以下三个方面：1. DBD等离子体下煤液化反应过程的动力学特性分析：对采用DBD技术的煤液化反应体系中不同反应参数的影响进行实验考察，如电压、频率、气体种类等参数对煤液化反应转化率和产物组成的影响进行分析和比较。
2. DBD等离子体技术下煤液化产物的气态和液态分析研究：采用色谱分析和质谱分析技术对 DBD 等离子体技术下煤液化产物进行分析，研究其组成、结构以及物性等特性。
3. 机理研究：通过实验数据分析，探讨 DBD 等离子体技术可以实现煤液化反应体系防止放电等效果的物理机制，并从微观角度探究 DBD 等离子体对煤液化反应的影响机理。
三、研究方案与进度安排本研究拟开展为期两年的实验研究工作，主要包括如下几个阶段：1. 初步研究：了解煤液化反应原理和DBD等离子体技术的基本原理，选取合适的实验方法，进行反应体系设计和组装，并进行初步实验研究。
2. 实验研究：在初步研究的基础上，制定详细的实验方案，进行实验数据采集和分析，探究DBD等离子体技术在煤液化反应中的应用特性，并对实验数据进行统计和分析处理。
DBD型臭氧发生器高频高压电源研究与设计
DBD型臭氧发生器高频高压电源研究与设计摘要：臭氧发生器是一种常用于空气净化和水处理领域的设备。
本文主要研究了一种基于DBD（Dielectric Barrier Discharge）技术的臭氧发生器高频高压电源的设计与研究。
通过对电源电路结构的分析和设计，实现了高频高压电源的输出，并且通过实验验证了其在臭氧发生器中的应用效果。
引言：臭氧发生器作为一种常见的空气净化和水处理设备，其核心部件是高频高压电源。
传统的高频高压电源往往存在体积庞大、效率低下等问题。
为了解决这些问题，本文研究了一种基于DBD技术的高频高压电源。
方法：本文首先对DBD技术进行了简要介绍，并分析了其在臭氧发生器中的应用优势。
然后，根据DBD技术的原理，设计了一种高频高压电源的电路结构。
该电路结构由变压器、谐振电路和高压驱动电路组成。
其中，变压器用于提供高电压，谐振电路用于产生高频信号，高压驱动电路用于控制高频高压电源的输出。
结果与讨论：通过对高频高压电源的设计，本文实现了高频高压电源的输出。
实验结果表明，该高频高压电源能够稳定输出高频高压信号。
同时，通过对臭氧发生器的实验验证，发现该高频高压电源在臭氧发生器中具有较好的应用效果。
其产生的臭氧可以有效杀灭空气中的细菌和病毒，达到空气净化的目的。
结论：本文通过对DBD型臭氧发生器高频高压电源的研究与设计，实现了高频高压电源的输出，并验证了其在臭氧发生器中的应用效果。
该研究为臭氧发生器的进一步优化和改进提供了理论基础和实验依据。
未来的研究可以进一步优化电路结构，提高高频高压电源的效率和稳定性，以满足臭氧发生器在空气净化和水处理领域的需求。
谐振法探测平板层流DBD的放电装置电特性
（ 为 有 效 值 ） 的关 系 为 ： 均 ， 旦： ： ：
ｚ
（） ｂ
Ｖ ‘ Ｖ
（） １
其 中ｚ 为交流 电路的 阻抗 ， 电压 与 电流 的位 相 差 称 为： ∞－１ Ｌ
ａｔ ｒ平 ｃ ｇ
Ｈ． Ｖ Ｉ Ｉ ．Ｖ
隙电容 串联的等效 电容 ，Ｒ 是回路 中的等效 电感 。从等效 电
路 我 们 可 以看 出 ，放 电 结构 构 成 了 一 个 谐 振 回路 ， 由Ｒ Ｃ Ｌ谐
兰丁
图３ 电的等效 电路 图 放
振 的特点我 们可 以知道 ：谐 振 回路 的固有频率 极大 的影 响
放 电参数 。我们 实 验 中 的介质 层 为 玻璃 ， 玻璃 的 分布较广 （ ． ～１ ）。为 ２Ｏ Ｏ
了研 究大 气中的Ｄ Ｄ 电，我 们先 了解放 电设备 的谐 振特 点 Ｂ放 及其相关 电特性 。
ｃ ｊ ！
＿ —
＿ － Ｌ
２ 实验原理
度 。 通 常 规 定 Ｉ 为 最 大 值 Ｉ １ （ ７％ 的 两 点， 值 的 ／ 一 ０） 。 和 ，频 率 之 差 为 “ 频 带 宽度 ” （ ５ 。根 据 这 个 定义 ， 由 ： 通 图 ） 由上 图的 谐 振 曲线 可 以得 到 ： 。 ０ Ｋ ，＝２ ． Ｈｚ，． ． Ｈ ５ ，：６５ ｚ Ｋ
（ ）让 两 块 玻 璃 的距 离 为 ］２ｍ 输 出信 号 的 频 率 从 变 压器标称 的ｌＨ ￣２ Ｋ ｚ ２ ＝ｒ 。 ａ ｋ ｚ ＯＨ 的频率范 围有 些出入 ，这可 能我
４ 数据记录和处理
关键 词：射 频 电源 ；谐振 频率 ；反 向设计
并联负载谐振式DBD型臭氧发生器供电电源的研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｌｏ ａ ｄ Ｒｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎｔ Ｉ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ
Ｄｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｂａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｄｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ｇ ｅ Ｏｚ ｏ ｎｅ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ
Ｔａ ｎ ｇ Ｘｉ ｏ ｎｇ — ｍｉ ｎ ，Ｌｉ Ｓ ｉ － ｑｉ ， Ｍ ｅ ｎ ｇ Ｚｈ ｉ — ｑ ｉ ａ ｎｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ４ １ ０ ０ ８ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
生器供 电电源分 析模 型 ， 探讨 了由基 波等效模 型获得的基本分析法在 Ｄ Ｂ Ｄ供 电电源 中的应用．
关键词 ： 介质 阻挡放 电 ； 臭氧发生器 ； 并联负载谐振 ； 供 电电源 ； 基波
中 图分 类号 ： Ｔ Ｍ１ ３ １ ． ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ － ７ １ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ８ １ — ０ ６
摘要 ： 在建立并联负载谐振式逆 变电源供 电的 Ｄ Ｂ Ｄ（ Ｄ ｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ Ｂ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ） 型臭氧发生 系统仿真模 型基 础上 ， 给 出了一种适合 这类 供电电源的控制策略 ， 分析了 Ｄ Ｂ Ｄ型臭氧发生器上 电压 的谐 波组成 ， 提 出了采用正弦 电压源 供 电下 Ｄ Ｂ Ｄ型臭氧发生 器的基波等效模型来简化 电路分析． 利用基 波等效模型得 出并联 负载谐振式 Ｄ Ｂ Ｄ臭 氧发
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基于DBD的双放电气隙臭氧发生器串联谐振特性研究作者：刘庆君,朱天宇,李勇,韦彪,李俊伟来源：《现代电子技术》2010年第21期摘要:根据臭氧发生技术的现状和发展趋势,对介质阻挡放电技术进行了介绍。
研究了工业型臭氧发生器等效电感及负载大小对电晕功率和其他电性能参数的影响,从而优化结构参数和工作条件。
在CF-G-3-1K型臭氧发生器上进行了实验研究。
研究分析表明,设计1.5 kg/h的臭氧发生器,相应的最佳参数为电压峰值为20 kV,电源频率为1 227 Hz,等效电感为0.9 mH。
关键词:臭氧发生器; 介质阻挡放电; 双气隙; 串联谐振; 电性能参数中图分类号:TN710-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)21-0165-04Characteristics of Series Resonant of Ozone Generator withDouble Discharge Air Gaps Based on DBDLIU Qingjun, ZHU Tian-yu, LI Yong, WEI Biao, LI Jun-wei(College of Mechanical, Hohai University, Changzhou 213022, China)Abstract: The technology of dielectric barrier discharge is introduced according to the current situation and development of ozone generating technology. The influence of equivalent induction and loads of industrial ozone generator on corona power and other parameters of electrical performance is researched to optimize the structural parameters and working condition. The experiment research on large ozone generator CF-G-3-1K was performed. The results of research and analysis indicate thatthe designed ozone generator can produce ozone by 1.5 kg/h, and the best corresponding parametersof the peak voltage, power supply frequency and equivalent induction are 20 kV, 1227 Hz and 0.9 mH.Keywords: ozone generator; dielectric barrier discharge (DBD); double discharge; series resonant; parameter of electrical performance0 引言臭氧即O3,它是氧气O2的同素异构体,组成元素相同,构成形态相异。
它氧化能力很强,易分解,是理想的杀菌、灭藻、除有害物质的“清道夫”。
近年来,臭氧在食品加工存储、水处理、医疗卫生、家用电器、化学氧化等领域越来越显示出其重要的应用价值[1-2]。
目前,介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)方法已经成为工业上产生臭氧气体的主要方式[3-6],并且发展迅速。
但是总体来说,整个臭氧发生系统电耗较大,电能利用率较低。
本文旨在根据CF-G-3-1K大型臭氧发生器的结构设计和运行积累的经验,基于串联谐振式的高频逆变电路的分析与计算思路,重点研究了臭氧发生器的高压变压器漏感和限流电感等电参数对不同产量的臭氧发生器的影响,优化电参数,从而提高臭氧发生器电能利用率,使其在高效工况下运行。
1 介质阻挡放电(DBD)技术DBD是将绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电,又称介质阻挡电晕放电或无声放电。
DBD能够在高气压和很宽的频率范围内工作,通常的工作气压为104～106 Pa。
电源频率可从50 Hz~1 MHz。
电极结构的设计形式多种多样(如图1所示)。
在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间(本文讨论的臭氧发生管为图1(c)所示的结构)或采用颗粒状的介质填充其中,当两电极间施加足够高的交流电压时,电极间的气体会被击穿而产生放电,即产生了介质阻挡放电。
由于DBD电路存在阻挡介质部分和放电间隙,因此其放电现象与一般放电现象有所不同。
当电路稳定的时候,电路中存在两个不同的阶段,一种阶段可以称为未放电阶段,另一种阶段可以称为放电阶段。
基于这种原因,国内外大多数文献对此进行了研究[7-8],当装置处于未放电阶段时,整个介质阻挡放电电路可以视为由介质阻挡电容和气隙电容串联构成,如图2(a)所示;当装置处于放电阶段,即气隙电容被击穿状态,此时气隙电容可以等效为一个电压方向与输入电压方向相反的电压源或一个处于反向击穿状态的齐纳二极管,并且这个击穿电压(该击穿电压称为放电维持电压)是基本上维持不变的,如图2(b)所示。
图1 介质阻挡放电间隙结构示意图图2 介质阻挡放电等效电路图对于采用DBD技术的臭氧发生装置,臭氧的产量往往与气源、气体流速、温度、湿度和放电因素有关。
实际中气源、气体流速、温度、湿度条件通常是确定的,因此,臭氧产量的实际决定因素是放电功率。
对于交流正弦供电,放电平均功率可按式(1)计算[9]:P=4CdUsfU0-Cd+CgCd×Us(1)式中:P为电晕元件放电功率,单位:W;Us为打火电压,单位:V;Cd为介质等效电容,单位:F;Cg为间隙等效电容,单位:F;f为臭氧发生器工作频率,单位:Hz;U0为峰值驱动电压,单位:V。
对于单根臭氧发生管,由于均一定,因此在相同的峰值驱动电压U0作用下,放电平均功率仅与发生器的工作频率f成正比,即供电频率越高,臭氧发生器的放电频率功率P越大臭氧浓度和产量也会相应地提高。
同时,工作频率越高,变压器体积可以越小。
2 CF-G-3-1K型双放电气隙管式大型高频臭氧发生器实验装置单根臭氧发生管臭氧产量设计为50 g/h,采用根并联运行,使得臭氧发生器产量达到1 000 g/h。
实验装置见图3,其主要由臭氧发生单元、空气预处理系统、冷却系统、供电电源及驱动电路和PLC全自动监控及保护系统等几部分组成。
逆变主电路(见图4)组成如下:整流桥:富士公司三相全桥整流模块-120;滤波:20 μF/400 V金属化薄膜电容,滤波电感26 mH;逆变:全桥逆变电路,由控制电路、驱动电路和状态保护电路和IGBT开关模块组成。
IGBT 选用西门子公司的BSN200GB120DN2模块;高频变压器:采用Mn-Zn铁氧体铁芯的高频升压变压器,这种材料的铁芯最大的优点就是在20 kHz时仍然有较高的饱和磁通密度,高的导磁率和低损耗,磁芯采用4只U型铁芯(UU120型)组成两对E形磁芯对合为EE型磁芯,原边匝数为45,副边匝数为1 050。
臭氧发生管的结构如下:介电体使用硼硅3.3玻璃,采用圆柱形同轴电极中隔以同轴薄壁玻璃管的管式臭氧发生单元,20根管并联运行。
图5所示为本文涉及的双气隙臭氧发生管截面及剖面图,内管长度为外管长度为940 mm,玻璃管厚度为1.8 mm。
由臭氧发生管结构数据计算单根臭氧管介质等效电容Cd=3 149 pF,气隙等效电容Cg=717 pF。
图3 CF-G-3-1K型臭氧发生器实验装置图4 CF-G-3-1K型臭氧发生器逆变电路框图图5 臭氧发生管横截面及纵剖面示意图3 实验研究和结果分析3.1 臭氧发生器电压型串联谐振式负载不论发生器装置是否处于放电状态,发生管总是处于容性负载,且升压变压器有漏感,为了提高其功率因数和减少电源提供的无功功率,从而提高逆变电源的效能,使负载回路工作在谐振状态,则需要在回路串联补偿电感。
因此对于串联谐振[10-11]型高频臭氧发生器,在有放电过程,臭氧发生管负载总的等效电容Cf和变压器漏感及补偿电感构成串联谐振,负载等效电容可由式(2)计算[12] :Cf=Cd(U0-Us)/U0(2)在这里,把线路电阻、高频变压器导线电阻及臭氧发生器放电电阻等效用R表示,变压器原边漏感、副边漏感和补偿电感Lr折算到升压变压器原边用L表示,臭氧发生器负载用等效电容折算到原边用C表示。
这样可以用图6来分析双放电气隙管式臭氧发生器的串联谐振的特性。
图6 臭氧发生器串联谐振等效电路CF-G-3-1K型双放电气隙管式臭氧发生器属于空气源臭氧发生器,空气打火电压Us是定值,为该臭氧发生器的工作电压峰值U0=20 kV,由公式(2)可得,Cf=1 149 pF。
而该型臭氧发生器的高压变压器的原边匝数为45,副边匝数为匝数比N=。
20根臭氧发生管并联时,原边总等效电容为C=20N2Cf=12.5 μF。
高压变压器原边漏感的值采用实物测量的方法获得。
将副边绕组短路,测量原边绕组的漏感值,即原边漏感。
测量仪器为JK2811-A型LCR数字电桥,基本精度为测试电压小于等于电感的测试范围为0.01 μH~999.9 H;工作电源为AC 220 V(1±8%),(50±4) Hz。
在仪器选择非校测方式,并联等效的情况下,测得高压变压器原边漏感列于表1。
表1 不同测量频率下变压器的原边漏感值测试频率 /Hz原边漏感 /mH1000.441 0000.423 0000.41用该数字电桥测量变压器副边漏感,将原边短路,测量副边,发现在测试频率为3 000 Hz时,仪器显示读数的稳定性变差,数字跳动增加。
这是因为铁心材料的非线性,而导致测试信号电流的失真。
为了降低铁心材料的非线性而引起的效应,应降低测试信号电平。
使用图7所示的方法串入Ra=20 Ω信号源内阻,降低测试信号电平,以满足测试电流的要求,避免测试信号电流失真,在仪器选择非校测方式,并联等效的情况下,测得高频情况变压器副边漏感列于表2。
图7 JK2811/A信号源内阻调节示意图表2 不同测量频率下变压器的副边漏感值测试频率 /Hz副边漏感 /mH1002431 0002263 000239比较不同测量频率下所得变压器的原边、副边漏感实验数据可见,在100～3 000 Hz时原副边漏感值变化不大,为了方便计算分析,这里取。