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介质阻挡放电电源和放电特性及其应用的研究

哈远欣  
【摘要】: 等离子体通常被人们称为除固态、液态、气态之后的另外一种物质状态即物质第四态。 低温等离子体在工业上的应用具有十分广阔的前景。目前,研究较多的是在大气压下以介质阻挡放电产生等离子体。而介质阻挡放电产生等离子体的效果直接与电源的电压、频率和波形相关。电压、频率越高、放电效果越好。根据这个特点,我们研制了一种高频、高压的大功率逆变电源。同时我们在此基础上对介质阻挡放电的放电特性:放电形貌,放电波形和影响介质阻挡放电的三种因素进行了比较分析和研究。最后我们还通过实验研究了介质阻挡放电在工业中的两种应用。 电源部分我们设计采用可变交流输入,经三相整流成直流后,再通过IGBT逆变为交流,最后通过高频变压器升压来实现输出为高频高压的正弦波。DSP芯片除控制IGBT关断外还负责整个系统的保护等功能。在电源的输出电路部分我们主要研究了高频高压变压器的改进,并设计制造了两种不同变比,不同规格,不同材料的高频高压变压器,分别是采用非晶合金材料为铁芯材料的环形变压器和以铁氧体为铁芯材料的U形变压器。两种变压器均基本满足设计要求。 介质阻挡放电放电特性研究过程中我们利用CCD图像采集,波形采集和数据分析等方法对自行设计和制造的锥齿电极、平板电极、同轴电极和同轴刀片式电极进行了放电形貌,放电波形的比较分析。在观察放电形貌的实验中我们设计制造了水电极并获得较好的实验效果。同时本文还对影响介质阻挡放电的三种因素:气隙间距、气隙间距中的气流速度以及激励电压对介质阻挡放电的放电功率的影响规律进行了研究。得到一系列结果。 在介质阻挡放电的应用研究中,我们通过实验研究了介质阻挡放电在工业中的两种应用。1、利用介质阻挡放电对碳纤维表面进行处理以达到能够对其表面改性,获得更好的水泥粘附能力。2、利用介质阻挡放电对乙醇蒸汽进行重整以达到制取氢气的研究。并得到一系列初步的结果。


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