一种应用于DBD装置的高频高压电源研制

摘要

近年来由于介质阻挡放电（DBD）的应用越来越广泛，对应用于DBD装置高频高压电源也提出了很多更高的要求：高电压、高频、高功率、高功率密度、电磁兼容；同时电源除了交流模式的应用也提出了更高效的脉冲模式的需求。 本课题主要对应用于DBD(介质阻挡放电)装置高压大功率高频电源进行研制，设计研制电源参数为：输出峰峰值电压30kV、输出额定功率10kV·A，高压输出频率范围是8kHz-25kHz；设计结构尺寸为19寸标准机架，8个U高度；同时本课题研制的高压电源最主要的特点是能够同时实现三种波形正弦波输出，脉冲波形输出，间断正弦波输出的调制。 本课题通过对介质阻挡放电的原理与放电电极对等离子体产生的影响的研究，来进行电源的参数以及需求设计。尤其是根据反应器的处理效率以及反应器的发热选择本套电源设计成为输出频率范围可调由8kHz-25kHz。通过对逆变电路的主电路进行大量的理论分析与设计，选用串联谐振电源模式来增强系统的匹配性能。通过油冷散热来提高系统的功率密度。通过变压器的分析计算仿真与设计，选用了低分布电容的蜂房绕法来提高系统电压与效率。为提高功率因数采用了无源功率因数矫正。并且整套设备对系统的电磁兼容进行了充分的分析和采用多种手段：输入端串接滤波器，接地系统的设计，屏蔽的设计，电路板电磁兼容的设计。同时为了适应更宽的负载范围，本课题采用了多种调功模式：交流模式的调功方式选用直流调功的斩波调功方式和脉冲模式采用改变脉宽的脉宽调功方式。 其中本课题最大的难点和特色有两个：其一是高压变压的分析计算建模与设计，实现小型化，高电压，高功率，低分布电容与漏感的要求；其二是在一台设备上集成能够适应DBD装置的连续交流模式，断续交流模式以及脉冲模式。 本课题最终通过对高频变压电源的研究设计研制出一台小型化，高功率密度，智能化，适用于介质阻挡放电的高压高频大功率电源。同时本套高频高压电源是一体机电源，最终单机可以实现断续交流模式，脉冲模式，连续交流模式多模式的选择切换。并且最终组建了介质阻挡实验系统，进行验证测试高频高压电源的性能。

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