等离子脉冲电源的研制
基于脉冲电源的低温等离子技术
基于脉冲电源的低温等离子技术低温等离子技术是一种利用低温等离子体对材料表面进行处理的技术。
它可以在不加热或仅加热到较低温度的情况下，改善材料表面的性质，如增加表面能、提高附着力、增强耐磨性等。
而脉冲电源则是运用脉冲电流实现材料表面等离子体处理的一种电源。
脉冲电源是一种将直流电转换成脉冲电的设备。
它通过控制脉冲宽度、频率、电流等参数，使输出电流变为一定幅值和脉冲数的脉冲信号，从而实现对材料表面的等离子体处理。
相对于传统的直流电源，脉冲电源具有以下优势：1. 能够更精确地控制等离子体的参数，如气体流量、压强、功率等，以满足不同的处理需求。
2. 能够在处理材料表面时减少热量的影响，从而保护材料的结构和性质。
3. 能够在短时间内提供高能量，从而提高等离子体处理的效率。
基于脉冲电源的低温等离子技术已经在许多领域得到了广泛的应用。
例如，它被用于表面涂层、清洗和去污、表面改性和光刻等方面。
下面分别介绍这些领域的应用。
表面涂层是低温等离子技术的一个重要应用方向。
例如，使用脉冲电源的等离子体源可以在材料表面产生高能量的离子，并将其注入到基体材料中，从而形成一层厚度很薄的涂层。
这种涂层能够提高材料表面的硬度、耐磨性、耐蚀性和附着力等性能，从而使其更适用于各种环境。
清洗和去污是低温等离子技术的另一个应用方向。
利用脉冲电源的等离子体源生成的化学活性物种，可以将固体表面的杂质和附着物去除，例如去除电子元器件的焊锡和油污。
相比于传统的化学清洗方法，这种技术无需使用有害的化学物质，同时对材料表面的热影响也很小。
表面改性是低温等离子技术的另一种重要应用。
通过脉冲电源的等离子体源可以改变表面的化学组成、形貌和晶体结构等。
例如，在金属表面形成一个高密度的氧化层，可以大幅提高它的抗腐蚀性。
而在聚合物表面，通过引入具有异丙基官能团的气体，可以大幅提高其表面能。
光刻是低温等离子技术的另一个应用。
通过使用脉冲电源的等离子体源可以在材料表面形成纳米级别的结构，从而实现微纳加工。
一种新型变极性等离子弧焊接电源的研制开题报告
一种新型变极性等离子弧焊接电源的研制开题报告一、研究背景和目的随着机械制造业的不断发展，对于各种材料的焊接需求越来越大。
在焊接中，焊接电源是至关重要的设备之一。
传统的变等离子弧焊接电源在使用时存在一些缺点，例如焊接效率低、变形大、成本高等。
因此，需要一种新型的变极性等离子弧焊接电源来解决这些问题。
本研究的目的是设计并制作一种新型的变极性等离子弧焊接电源，通过对其进行各项性能测试和评估，为机械制造业的高效焊接提供技术支持和解决方案。
二、研究内容及方案2.1 研究内容本研究将设计并制作一种变极性等离子弧焊接电源，主要包括以下内容：（1）研究变等离子弧焊接电源的工作原理和性能：通过对现有的变等离子弧焊接电源的研究，分析其工作原理和构造，探索其存在的问题和不足之处，为新型电源的设计提供参考。
（2）设计新型的变极性等离子弧焊接电源：通过分析传统变等离子弧焊接电源的不足之处，设计新型的变极性等离子弧焊接电源，使其具有更高的焊接效率，降低变形和成本等。
（3）制作样机并进行性能测试：根据设计方案，制作一台新型的变极性等离子弧焊接电源，测试其焊接效率、效果、电力输入等性能指标，评估其优缺点和可行性。
2.2 研究方案（1）研究现有的变等离子弧焊接电源:通过查阅相关文献和现有的变等离子弧焊接电源，分析其工作原理和性能，探索其存在的问题和不足之处。
（2）设计新型的变极性等离子弧焊接电源：针对传统变等离子弧焊接电源的不足之处，设计新型的电源，具体包括电路设计、参数选取、元器件选择等方面。
（3）制作样机并进行性能测试：根据设计方案，制作一台新型的变极性等离子弧焊接电源，并对其进行性能测试。
测试内容包括：焊接效率、焊缝质量、电力输入等性能指标，评估其优缺点和可行性。
三、研究预期结果通过本研究，我们期望能够设计并制作一种新型的变极性等离子弧焊接电源，该电源具有更高的焊接效率、更低的变形和成本。
同时，通过对其进行各项性能测试和评估，为机械制造业的高效焊接提供技术支持和解决方案。
低温等离子体消毒灭菌设备电源的研究与设计
源 的设计 中，研制 了一款 原理简单 、控 制和调节性 能好 ， 有消 除谐 波、调节和稳定输 出电压等诸 多特 点的单相输 出电压 可 具 调、频率连续可调的新型等离子体 高压 电源 。
【 关键 词】低温等离子体；ＳＶＶ ＰＣ［ ２脉宽调制；逆变电 路
１引 言 ．
技术上 具有 极高 的潜在应 用价 值 。
周期 比Ｋ 个脉冲 电压 的平均值：
Ｕ ／ ｃＵｍ ｉ （／ｃ 由Ｕ （Ｖ ｄ Ｔ＝ｒ ｓｎＩ Ｕｍ ｏＡ） Ｔ ）
＝ Ｏ （ｃ ＞ ｒ ￣Ｍ Ｕ ｍ Ｕ ｍ Ｕ １ Ｆ ＞ Ｆ ） － ｒ ／ ｃ ，瞬 时
值 ：Ｕ ＩＵ ／ ｃＵ ＊ｒ／ｃ ＊ｉ ｋ Ｏ＝ ｄ Ｔ： ｄＵｍＵ ｍ ｓｎ Ｔ Ｑ
在系 统主 电路 中，单相交 流 电 Ｖ ，输 出电压ｕ＝ ４ ０ 。 ｕ 晶闸管刚触 发导通 时 ， 由于 电
等离子体高压 电 经低 频半 控桥式整 流之 后进行 大 电
源则起到关键作用 。它的性能在很大 容滤 波 ，得 到较平 滑 的且 电压 大小 感元 件产 生阻碍 电流变 化 的感应 电 程度上影响等离子体发生器 的性能。 传统的高压电源因体积和重量都大， 可调 的直流输 出电压 ，经Ｈ 电压型 动 势 ，电路 中的 电流不 能跃 变 ，将 桥 逆 变 电路 以及低 通滤 波器 ，转换成 由零逐渐 上升 。 当电流到达 最大值
＝ Ｕｒ ｍｌ ｎ Ｑ ｋ＝Ｕｄ ： Ｍ Ｕ ＝ Ｂ Ｓｎ ｔ ｎ １３ ５ ｏ ｎ ｉＮａ ＝ ．． …… ＴＣ Ｕｄ木 ｍ／ＵＣ ：ｓｉ ｃ ）
电压 脉冲 宽度和 周期 以达到变 压 目 的或 者控制 电压 脉冲 宽度和脉 冲列
ａ Ｂ ＝／ ｎ ２ Ⅱ，０ Ｕ Ｓ ｎ （ｔ （） ） ｓｎ 。可 以看出输 出电压 的频率相 Ⅱ ｏ ｉＮ Ｉ ｄ （ｔ ） ＾ ｉ ｋ ＝Ｕ ／ ｃ ｓ ２ ｄＮｎ（ｏ Ｎｏ卜ｃ ｓ ２ ｏ Ｎ ｏ 位就是 由正弦波调制信号来调控 的。 本设计采用ＰＭ ｗ 控Ｎ／ 驱动器Ｉ芯 ｃ
用于等离子体发生器的高频高压脉冲电源的设计
摘要低温等离子在工业以及军事上的应用具有非常广阔的前景。
目前，研究较多的是在大气压下以介质阻挡放电产生离子体。
介质阻挡放电(DBD)是目前一种典型的可通过大气压放电产生等离子体技术，因而受到国内及国外的广泛关注。
高频高压脉冲电源是介质阻挡放电的核心部分。
介质阻挡放电产生等离子体的效果直接与电源的频率、电压以及波形相关。
频率和电压越高，放电的效果也就越好。
所以用于介质阻挡放电的高频高压脉冲电源成为研究的重点。
根据这些特点，本文将探讨用于产生等离子脉冲电源的设计方法，设计了一种基于PWM控制的高频、高压的大功率逆变电源，电源系统主要包括整流滤波电路、逆变电路、驱动以及控制电路。
对电源的整流电路、逆变电路、驱动及保护电路等进行了分析，功率电路以IGBT为主控开关功率转换器件，采用全桥逆变电路形式，同时讨论了IGBT的特性和使用注意事项，以及对关键元器件的保护措施。
电源控制电路采用以单片机AT89C51为核心，对整个电源系统进行控制，采用脉宽调制方式来控制电源输出外特性。
本文采用了Multisim10软件对各个部分进行了逐项仿真分析，通过仿真结果进一步证明脉冲电源设计的合理性，为硬件电路设计提供重要参考和依据。
设计出适用于介质阻挡放电负载的高频高压脉冲电源。
关键词：介质阻挡放电；全桥逆变电路；IGBT ；高频高压脉冲电源；仿真。
AbstractLow-temperature plasma in the industrial and military applications has a very broad prospects. At present,most studies of producing plasma are focused on those produced by Dielectric Barrier Discharge(DBD)under atmosphere. So it is paid widely attention by home and abroad．The high-frequency and high-voltage pulse power source is the core part of the dielectric barrier discharge．The effect of plasma produced by DBD correlates directly with voltage,frequency and wave-form of the power supply.The higher the voltage and the frequency of the power supply,the better the effect of discharging. Hence，to develop discharge power supply used in DBD is the main question．Base on these feathures, This article will explore the plasma used to produce the design method of pulse power, Designed a high-frequency, high voltage high power inverter which base on PWM. this power system consists of rectifier filter circuit, inverter circuit, drive and control circuits. And analyze the power of the rectifier circuit, inverter circuit, driver and protection circuits. power circuit takes the IGBT as charging switch power for changing a component, adopting full-bridge topology circuit, And the characteristic and matters needing attention of IGBT,and the protection measures of some pivotal component. Power controlling circuit takes single microchip AT89C51 as the gore to control the whole system . and adapts PWM to control the output volt-ampere character ofpower source. In this paper,use the Multisim10 software to itemize all parts with simulative analysis.Through the simulation result,it further proves the rationality of pulsed power supply design and supplies significant references and basis for hardware circuit design. Designed for high-frequency dielectric barrier discharge high-voltage pulse power load.Key words: dielectric barrier discharge; full-bridge inverter circuit; IGBT;high frequency high voltage pulse power; simulation.目录1 绪论 (1)1.1等离子体及介质阻挡放电概述 (1)1.1.1 等离子体的概念 (1)1.1.2 等离子体的应用 (2)1.1.3 介质阻挡放电概述 (2)1.1.4 介质阻档放电电路的物理结构和工作原理 (3)1.1.5负载特性及高频高压脉冲电源研制必要性 (3)1.2国内外高频高压脉冲电源的研究现状 (4)1.3高频高压电源研制的难点 (4)2 电源电路的设计 (6)2.1电源研制方案 (6)2.2整流滤波电路 (7)2.2.1 整流滤波电路设计 (7)2.2.2 本设计使用的整流电路 (7)2.2.3滤波电路 (9)2.3逆变电路原理 (10)2.4输出电路 (11)3 功率开关器件 (12)3.1功率开关器件的应用 (12)3.2绝缘栅双极晶体管（IGBT） (13)3.2.1 IGBT功率开关管应用 (13)3.2.2 IGBT的工作原理 (14)3.2.3 IGBT的主要参数 (14)3.2.4 IGBT对驱动电路的要求 (14)3.2.5 IGBT的驱动 (15)3.2.6 EXB841工作原理 (15)3.2.7 EXB841典型应用电路及引脚功能表 (16)4PWM单片机控制 (18)4.1PWM驱动电路模块 (18)4.2PWM控制系统 (18)5 高频高压脉冲电源计算机仿真 (21)5.1电源主回路仿真 (21)5.1.1 NI Multisim10仿真软件 (21)5.1.2 Multisim特点 (21)5.1.3 高频高压脉冲电源主电路的模型 (22)5.1.5 逆变电路模型和仿真 (23)5.1.6 串联谐振电路模型和仿真 (24)5.1.7 PWM信号仿真 (25)5.1.8 IGBT的开关特性的仿真 (26)6 硬件调试 (28)总结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录1程序 (33)附录2PWM信号发生器硬件电路原理图及其PCB图 (39)附录3电源模型电路原理图及其PCB图 (40)附录4PWM信号仿真图 (41)附录5主电路原理图 (43)附录6总电路原理图 (43)1 绪论介质阻挡放电技术可以用来产生等离子体，而等离子体在工业及军事上的应用具有十分广阔的前景。
废水处理用等离子体窄脉冲电源的研制
通过 实验表 明 ， 电源应 用 于产 生等 离子体进行废 水净化 等领域 ， 该 具有 良好 的降解效 果 ．
关键 词 ： 窄脉 源 ； 中电 气体 放 电等 离子 体 ； 高电压 ； 转 火花 隙开 关 ； 水 处理 旋 废
中图分 类号 ： ＴＭ９ １ ５ ； ２ ．２ ＴＭ５ １２ ３ ． 文献标 志 码 ： Ｂ
ｆ ｖ ｒ ｈｅ ｗｉ ｅ ｒ ｎｇ ｄｕａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｕ ｓ ｅ ｔｔｏ ａ ｅ，ｓ ｒ ｄ ｈ ｗｈｉｈ ｉ ｏ ｍｏ ｅ ｔ ａ ｕ ａ ｏ ｓｔ ｄ ａ ｅ ｍｏ ｌ ｔｏ ｆｔ ｅ ｐ ｌｅ ｒ ｐｅ ｉｉ ｎ ｒ ｔ ｈｏ ｔｗｉ ｔ ｃ ｓ ｎ ｒ ｈ ｎ １ Ｊ
（ ．ｃ ｏｌ ｆ ｌ ｔ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇＢ ｉｎ ａｔｎ ｉｅｓｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ １ Ｓｈ ｏ ｏ ｅ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｅｉｇＪ ｏｏ ｇＵｎｖｒｔ ， ｅ ｉｇ１ ０４ ， ｈｎ ； Ｅ ｃｉ ｎ ｎ ｊ ｉ ｉ ｊ
２ Ｇ ａ ｇｏ ｇＪＴ ｃ ｃ ｎｅＤ ｖｌｐ ｎ ｏ ｔ ． ｕｎ ｚｏ １６ ０ Ｐ． ． ｕｎ ｄ ｎ － ｅｈＳｉ ｃ ｅｅ ｍｅ ｔ ．Ｌｄ ，Ｇ ａ ｇｈｕ５０ ３ ， Ｒ．Ｃ ｉａ ｅ ｏ Ｃ ｈｎ ）
ａ ｄｓ ｏｔ ｉ ｍｅ（ｅｓ ｈ ｎ１ ０ｎ）ｏ ｅ ｕｓ， ｌ ｔ ｃｌ ｉ ｄｄｓｏｔ ｎ ｅｏ ｅｙｏ ｅｇｐｉｓ — ｎ ｈ ｒ ｒ ｅｔ ｓ ｉ １ ａ ０ ｓ ｆ ｈ ｌ ｅ ｃｒ ａ ｆ ｌ ｉ ｒ ｏ ，ｒ ｖｒ ｆ ｈ ａ ｕ ｓｔ ｔ ｐ ｅ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｎ
大功率等离子体表面处理用脉冲电源
大功率等离子体表面处理用脉冲电源武汉市等离子体技术研究所摘要：本文阐述了脉冲辉光放电的特点，介绍了我所研制的大功率等离子体表面处理用脉冲电源的原理、电路特点及在辉光离子渗氮工艺中的应用情况。
关键词：等离子体离子渗氮脉冲电源一、等离子体电源的特殊性在辉光放电形成的等离子体中，离子轰击阴极（工件）表面将发生一系列的物理、化学现象。
离子渗氮、PCVD等都是利用低气压辉光放电进行表面处理的工艺技术。
用于等离子体表面处理的电源不同于其它一般电源就在于它必须满足于气体放电特性及表面处理的特殊工艺要求：1.气体放电特性与灭弧等离子体表面处理工作在异常辉光放电区（1）。
这种状态极易过度到弧光放电状态。
弧光放电的发展会使电流剧增，既对电源造成威胁，又可能使工件表面烧蚀，必须很快截止。
油垢、锈斑、毛刺及工件吸附气体到一定温度后的大量释放，都会产生弧光放电。
而工艺过程必须经历弧光清洗阶段，因为，散弧有利于加快处理速度。
但大能量的弧光则必须快速截止，这样，就要求电源自动“判别”，利用散弧，截止大弧。
2.空心阴极效应（1）与di/dt限制圆筒状工件或工件的孔洞便是空心阴极。
空心阴极内的电子束彼此汇合，使负辉光并合在一起，其放电电流密度除正离子轰击阴极所引起的次极电子发射的贡献外，还有电子在阴极间来回振荡以及亚原子轰击阴极所引起次级电子发射的贡献。
随着振荡的延续，能量不断积累，电流密度不断增大（di/dt＞0），这样就会引起局部超温，这种现象称为空心阴极效应，必须有效地控制。
3.巴刑（Paschen）（2）曲线与辅助电源巴刑曲线为一开口向上的曲线。
即点燃电压Ub随Pd（P压强，d极间距）变化有一极小值。
工艺处理过程中，必须克服点燃电压与正常工作电压可能相差很大的矛盾。
4.功率密度与节能要保证所需渗氮表面均匀地被辉光覆盖，获得均匀渗氮，必须工作于异常辉光放电区，而只有当离子功率密度≥0.4W/cm2，才能处在异常辉光放电区。
等离子体应用中高压脉冲电源的研制
华中科技大学硕士学位论文等离子体应用中高压脉冲电源的研制姓名：钟生辉申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：李胜利2003.5.6华中科技大学硕士学位论文摘要ｌ脉冲功率电源是低温等离子体技术在环境工程应用中的关键设备，其总体能量转化效率和脉冲功率的容量是影响等离子体技术工业化应用的重要因素十本文首先综述了一系列典型的脉冲电源回路，以及当前国内外脉冲电源研究的最新进展，提供了了几种新的电源结构。
结合脉冲功率电源在环境工程应用中的要求和以往的设计经验，提出了新的设计思路。
在研制处理垃圾渗滤液的实用化电源中，分别对高压脉冲放电回路的原理电路进行了数值分析和仿真分析。
ｆ根据分析结果，对电路进行了具体的改进措施。
在电源控制回路中的设计中，考虑了一般的电路保护项目，加入了零电压启动的闭锁回路，并利用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈实现了放电电压幅值的自动保护功能。
最后针对现场运行时复杂的放电环境，提出了绝缘匹配方案。
、ｌ在脉冲高压开关电源的研制中，给出了电源的总体设计方案。
在其中的Ｂｕｃｋ变换器设计中，首先通过数值计算，给出电路元件的参数，然后利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对电路仿真分析，发现功率晶体管在开关瞬间在集一射极之间有浪涌电压出现，根据结果对电路加入了保护电路。
（经电路实验，验证了电路保护设计的成功；在半桥逆变回路设计部分，给出了电路的原理分析，依据电路设计参量选取了相应的电路参数；高频高压变压器作为半桥逆变回路的关键设备，影响着电路工作的可靠性和性能，主要针对它进行了具体的设计和分布参数分析。
１关键词：脉冲功率电源’／Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈、／Ｂｌｌｃｋ变换器；半桥逆琴高频变压器华中科技大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｉｓｄｅｖｏｔｅｄｔｏｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｎｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｕｌｓｅｄｃｏｒｏｎａｐｌａｓｍａｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ・Ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｒｔ．ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｕｌｓｅｄＣＯｒＯｌＬａｐｌａｓｍａｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ｔｈｕｓ，ｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｉｎｖｉｒｔｕｅｏｆｒｅｖｉｅｗｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｄｖａｎｃｅｓｏｎｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｕｌｓｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｏｎｅｐｕｌｓｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐａｒｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｏｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｌｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｌｙａｖａｉｌａｂｌｅｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｌｍｔｅ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｉｔｓｎｕｍｅｒｉｃａｌ＆ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔＯｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓＲｏｇｏｗｓｋｉｗｉｎｄｉｎｇｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔＯｃｏｎｆｉｎｅｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｃａｓｅｏｆｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｔｈｅｔｈｉｒｄｐａｒｔｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｇｈ＿ｖｏｌｔａｇｅｐｕｌｓｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｂｙｐｏｗｅｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｉｒｃｕｉｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｂｕｃｋｃｏｎｖｅｒｔａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＢｙｍｅａｎｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＳｉｍｕｌｉｎｋｆｏｒｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｂｕｇｓｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔａｒｅｆｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｎｒｅｍｅｄｉｅｄ．ＩｎｔｈｅｌｌａＩｏｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｂｅｓｉｄｅｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ’ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐａｒａｓｉｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａＵｇｈｖｏｌｔａｇｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｓｕｃｈｉｎｖｅｒｔｅｒｓａｒｅｍａｄｅｉｎｄｅｔａｉｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｕｌｓｅＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＨａｌｆ＿＿ｂｒｉｄｇｅＩｎｖｅｒｔＲｏｇｏｗｓｋｉＷｉｎｄｉｎｇＢｕｃｋＣｏｎｖｅｒｔＨｉｇｌｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＩＩ华中科技大学硕士学位论文Ｉ绪论随着人类文明的发展，生产力的不断提高，矿物燃料的消耗逐年递增，导致了Ｓ０２和ＮＯｘ的大量排放，由于我国能源结构的特殊性，情况更加严重；同时它与工业和生活污水的排放一起破坏人类的生存环境，危害着人们的身体健康。
等离子脉冲电源的研制
等离子脉冲电源的研制
袁佑新;辛华强;叶静元
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2007(24)5
【摘要】介质阻挡放电技术可以用来产生等离子体,而等离子体在工业及军事上具有十分广阔的应用前景.要实现介质阻挡放电,供电电源必须具有较高的工作频率和输出电压.文章给出了这种特殊的高频高压正弦波电源的设计方案,此电源包括整流电路、斩波电路、逆变电路、控制电路以及保护电路等.文中对电源各个部分的原理做了介绍,给出了设计思路,并对电路进行了分析.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】袁佑新;辛华强;叶静元
【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学自动化学院,湖北,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.废水处理用等离子体窄脉冲电源的研制 [J], 张祥龙;王毅;胡小吐;田付强
2.应用于等离子体喷涂的高压脉冲电源研制 [J], 宛传友;冯德仁;王积成;潘绪超
3.等离子体制备氮化铁磁流体用高频高压脉冲电源的研制 [J], 薛志勇;朱玫;李学慧
4.等离子体渗氮用微脉冲电源的研制 [J], 熊承义;孙奉娄
5.用于产生等离子体的高压脉冲电源的研制 [J], 朱志杰;张贵新;刘亮;罗承沐;刘敏传
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(3) 存储预制参数 。通过键盘输入的预置参数 ,存 储在芯片 X25043 中 , X25043 为 512 字节串行可擦写 EEPROM 。
(4 ) CPU 的 P1 口 发 出 电 压 幅 值 控 制 信 号 , 经 TL C5617 数模转换后输入到 S G3525 ,用于产生 PWM 波形 ,控制 I GB T 的关断 。
号 ,关断 S G3525 的输出 。 主程序的流程图和键盘检测程序的流程图如图
7 、图 8 ,具体的程序由于比较长 ,并且很通用 ,就不详 细给出 。 2. 1 主程序流程图
主程序流程图主要结合人机交换部分而作 ,实际 上和电源的操作流程图比较类似 。该电源控制面板 (即人机交换部分) 有 7 个按键 , 分别标注 : 参数 、保 存 、上升 、下降 、运行 、停止 、复位 。
(3) 应用电路中的电容器 C1 、C2 用于吸收电源线 阻抗引起的供电电压变化 ,而不是作为电源滤波用的 。
(4) 必要时可增大 Rc ,抑制 I GB T 的集电极产生 大的电压尖脉冲 。
图 3 M57959 应用实例
1. 3 调压及逆变电路 通过由驱动电路发出的信号 ( CP) 控制 I GB T 的
摘要 : 介质阻挡放电技术可以用来产生等离子体 ,而等离子体在工业及军事上具有十分广阔的应用前景 。要实现介
质阻挡放电 ,供电电源必须具有较高的工作频率和输出电压 。文章给出了这种特殊的高频高压正弦波电源的设计方案 ,
此电源包括整流电路 、斩波电路 、逆变电路 、控制电路以及保护电路等 。文中对电源各个部分的原理做了介绍 ,给出了设
Abst ract : At p resent , mo st st udies of p roducing plasma are focused on t ho se p roduced by Dielect ric Barrier Discharge (DBD) under at mo sp here , which has very wide p ro spect s in indust rial and military affairs application. In t his t hesis , we discuss t he power supply of t he f ull design of data acquisition and p rocessing , p rinciple , software and hardware.
Key wo rds : plasma ;p ulse power supply ;inverter circuit
0 引 言
等离子体在工业及军事上具有十分广阔的应用前 景 。高温等离子体的重要应用是受控核聚变 。低温等 离子体用于切割 、焊接和喷涂以及制造各种新型的电 光源与显示器等 。低温等离子体还被用于材料的表面 聚合 、表面接枝和表面改性[1 ] 。
参考文献 :
图 7 主程序流程图
2. 2 键盘检测程序流程图 键盘检测程序检测有无键按下 ,流程如图 8 所示 。
3 结束语
[ 1 ] 白希尧. 高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用 展望[J ]. 自然杂志 ,2000 ,20 (3) :1562160 .
[2 ] 万山明 ,吴 芳 ,黄声华. 一种高压正弦波变频逆变电源 [J ] . 电源技术应用 ,2003 ,15 (10) :12213 .
下文对电源各个部分的原理做介绍 ,给出设计思 路 ,并对电路进行分析 。
收稿日期 : 2007203207 作者简介 : 袁佑新 (19532) ,男 ,教授 ,研究方向为电气设备健康 监测与故障诊断技术 、现代电力传动控制技术 。
图 1 系统结构图
·1 ·
2007 年 9 月 25 日第 24 卷第 5 期
本设计 采 用 三 菱 公 司 的 IGB T 专 用 驱 动 芯 片 M57959 ,图 3 给出了驱动应用实例 。使用 M57959 驱 动电路应注意如下问题 : (1) 输入电路 (光电耦合器原边) 接线应远离输出 电路 ,以保证有适当的绝缘强度和高的噪声阻抗 。
(2) I GB T 的栅 、射极回路的接线要小于 50 cm ,且 应使用双绞线 。
主程序流程如图 7 所示 。
源在介质阻挡放电技术中已经获得成功的应用 。实践 证明 ,该逆变电源系统的设计完全满足了介质阻挡放 电技术的需要 。该电源不但电路结构简单 ,体积成倍 减小 ,性能稳定可靠 ,而且使应用该电源的介质阻挡放 电装置的体积大大减少 ,性能却大幅度提高 。
图 8 键盘检测程序流程图
介质阻挡放电 (DBD) 是一种典型的可通过大气压 放电产生等离子体的技术 ,因而受到国内外的广泛关 注 。由于 DBD 具有高电压 、非平衡电子密度等特点 , 特别适宜进行化学反应 、材料生长 、臭氧合成及产生准 分子激光 。介质阻挡放电是将绝缘介质插入放电空间 的一种气体放电 。介质可以覆盖在电极上 ,也可以悬 挂在放电空间中 ,在电极两端加上很高的交流电压 ,即 使在很高的气压下也可以击穿气体 。通常放电中间的 气体压强可达到 105 Pa 或更高 ,由于它不像空气中的 火花放电那样会发出巨大的击穿响声 ,在历史上把这 种放电也称为无声放电 。早期的介质阻挡放电是以臭 氧发生器为研究背景而展开的 ,实验研究另一目的就 是以应用为目标 ,研制各种介质阻挡发生器 ,以满足各 种不同要求的工业应用 。这一研究使得介质阻挡放电 开始广泛地应用到各个工业领域 。
图 6 逆变后输出电压波形
2 软件部分概述
软件部分使用基于 80C196 单片机的 C 语言编 写 ,该软件主要结合硬件实现以下功能 :
(1) 负责对 EPROM (27128 芯片) 、ROM 以及外 部接口 (8255 芯片) 的访问 。
(2) 实现人机交换 。对键盘输入的检测 ,从而实现 输出参数的调整 ,并显示输出参数 。
输入电源为三相 380 V ,经三相桥整流后 ,可得约 510 V 的直流电压 (随电网电压的变化波动) 。该直流 电压经过 DC/ DC 变换器 ,得到一个输出幅值可变的 直流电压 ,变化范围设计为 0～500 V 。该变换采用普 通的 Buck 降压变换电路即可实现 。
可变直流电压经 DC/ AC 全桥逆变电路得到方波 输出 。该方波经 L C 滤波后可得到正弦波输出 。滤波 电感由外加电感和变压器自身漏感组成 ,滤波电容由 变压器自身杂散电容和负载本身的电容构成 。低压正 弦波最后经高压高频变压器升压得到所需要的高压正 弦波 。输出电压的大小和频率通过单片机 80C196 控 制 IGB T 的关断来实现 。
(5) CPU 的高速输出口发出脉冲信号 ,S G3525 输
通信电源技术
2007 年 9 月 25 日第 24 卷第 5 期
袁佑新 等 : 等离子脉冲电源的研制
Telecom Power Technologies Sep . 25 , 2007 , Vol. 24 No . 5
出逆变信号的频率与脉冲信号的频率同步 。 (6) 电路检测到过流时 , CPU 发出 Shut down 信
T
π
UD = 6
1 T
12
∫U 0
-
T 12
d
T
=
3
π
6
3Um
∫co s (ωt) d (ωt)
π
-6
=
33
π
U
m
=
2.
34U s
=
1.
35Ul
式中 ,Um为相电压峰值 ,U S为相电压有效值 ,Ul 为线电 压有效值 。若输出三相交流市电 ,Ul = 380 V ,则 UD = 1 . 35 Ul = 1 . 35 ×380 V = 513 V 。 1. 2 驱动及控制电路
导通与关断以实现调压 ,如图 4 所示 。当 I GB T 导通 ·2 ·
图理如下 。
图 5 电源逆变电路
I GB T1 、I GB T4 同时导通 , 此时 I GB T2 、I GB T3 截 止 ,电流经 I GB T1 到负载 ,再经 I GB T4 形成回路 ,输出 电压为负半周 ; I GB T1 、I GB T4 截止时 , I GB T2 、I GB T3 导通 , 输出电压为正半周 。为防止直通 , IGB T1 、IG2 B T4 导通后经一定的延时 , IGB T2 、IGB T3 才导通 。这 样经逆变后的电压波形如图 6 所示 。
2007 年 9 月 25 日第 24 卷第 5 期
文章编号 :100923664 (2007) 0520001203
通信电源技术
Teleco m Power Technologies
Sep . 25 , 2007 , Vol. 24 No . 5
研制开发
等离子脉冲电源的研制
袁佑新 ,辛华强 ,叶静元 (武汉理工大学自动化学院 ,湖北 武汉 430070)
要实现介质阻挡放电 ,供电电源必须具有较高的 工作频率和较高的输出电压 。产生等离子体用的配套 电源 ,可以是脉冲形式的 ,也可以是正弦波 ,或是方波 、
甚至直流 。本文给出了这种特殊的高频高压正弦波电 源的设计方案[2 ] 。
1 电源电路部分工作原理及设计详述
电源设计的各部分如图 1 所示 :包括整流电路 、斩 波电路 、逆变电路 、控制电路以及保护电路等 。