[实用新型]一种常压低温等离子体电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源电路领域，具体涉及用于织物表面处理的一种常压低温等离子体电源装置。

背景技术

低温等离子体中，电子温度高达10⁴-10⁵K，而气体温度接近于常温，等离子体处于热的不平衡状态。在纺织行业中，应用低温等离子体技术对天然和化学纤维织物表面进行改性处理，即利用低温等离子体的高能活性粒子与纤维表面作用，使纤维织物表面发生刻蚀、交联、聚合和接枝聚合等化学作用改性及抗静电、阻燃、防皱、拒水拒油、卫生整理等物理作用改性。该处理工艺不用任何中间介质，激发了气体材料与纤维材料直接作用，改性过程简便迅速，对环保、节水、节能、耐久性均有较好效果等优点。

采用等离子体技术对纤维材料表面改性处理是一种复杂的工艺过程，被处理织物的表面改性一般由以下条件控制：(1)气体的种类；(2)等离子体发生方式；(3)放电条件；(4)装置的结构；(5)真空度、气体流速、停留时间。其中等离子体发生方式及放电条件由等离子体电源的控制方法决定，等离子体电源的控制方法应包括电压幅值、电流幅值和放电频率等三参量的控制。

低温等离子体对织物表面处理过程，要求产生稳定、均匀和柔和的低温等离子体。等离子体电源负载却呈非线性和时变性，放电形式极易受工况影响而过渡到细丝放电，导致被处理织物穿孔或损伤。因此要求等离子体电源的控制系统具备快速抑制细丝放电的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种常压低温等离子体电源装置，其能够根据工艺要求灵活调节放电电场峰值、放电电流的峰值及放电频率，在常压下产生稳定、均匀和柔和的低温等离子体对织物表面进行处理，同时快速抑制细丝放电的形成，避免被处理织物意外穿孔和损伤。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

一种常压低温等离子体电源装置，主要由整流滤波单元、Buck变换器、Buck变换器控制单元、H桥逆变器、霍尔电压互感器、霍尔电流互感器、H桥逆变器控制单元、高频升压变压器和计算机控制单元组成。市电输入整流滤波单元中整流桥的交流输入侧；整流滤波单元输出的平直的不可控直流电送入Buck变换器的输入端；Buck变换器输出的平直的可控直流电送入H桥逆变器的直流输入端；H桥逆变器交流输出端接至高频升压变压器的一次侧绕组；高频升压变压器的二次侧绕组接至常压低温等离子体织物表面处理装置的放电电极；霍尔电压互感器的输入端并接在Buck变换器的输出端，霍尔电压互感器的输出端接入Buck变换器控制单元；霍尔电流互感器的输入端串接在H桥逆变器的直流输入正端，霍尔电流互感器的输出端接入H桥逆变器控制单元；计算机控制单元分别连接Buck变换器控制单元和H桥逆变器控制单元。

上述电源装置还包括有一辅助电源单元，该辅助电源单元的输入端与市电相接，辅助电源单元的输出端与Buck变换器控制单元、H桥逆变器控制单元和计算机控制单元相接。

上述电源装置还包括一隔直电容，H桥逆变器交流输出端经过该隔直电容后接至高频升压变压器的一次侧绕组。

上述方案中，所述Buck变换器包括开关功率管、续流二极管、滤波电抗器和滤波电容器；开关功率管的集电极与整流滤波单元的输出正极相接，开关功率管的发射极、续流二极管的阴极和滤波电抗器的输入端接在一起，开关功率管的控制极与Buck变换器控制单元的输出端相接；滤波电抗器的输出端与滤波电容器的正极相接作为Buck变换器输出正端；续流二极管的阳极与滤波电容器的负极相接再接至整流滤波单元的输出负极并作为Buck变换器输出负端。

上述方案中，所述Buck变换器控制单元包括直流脉宽调制驱动电路和比例-积分调节器；Buck变换器控制单元接收计算机控制单元输出的电压给定信号，同时接收霍尔电压互感器输出的Buck变换器输出电压检测信号，此两信号经比较运算后得到偏差信号送入比例-积分调节器的输入端，偏差信号经比例-积分调节器的比例-积分运算后得到直流脉宽调制的占空比控制信号，直流脉宽调制的占空比控制信号送入直流脉宽调制驱动电路，产生直流脉宽调制驱动信号并经隔离放大后接至Buck变换器开关功率管控制极和发射极上；霍尔电压互感器输出信号送入Buck变换器控制单元后分两路，即还有一路送入计算机控制单元的输入端。