[发明专利]一种直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置

说明书

技术领域

本发明属于直流放电等离子体技术领域，涉及一种直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置。

背景技术

如今的大面积大气压等离子体的产生，均采用交流高压或脉冲高压放电产生，特别是介质阻挡放电(DBD)系统。此种等离子体源虽然面积可以拓展，但是一般是丝状微弧放电，等离子体温度较高或为随机跳动的电火花，严重限制了其应用范围。此外，交流驱动的放电系统，安全性也较差，易于产生交流电弧；由于存在位移电流，还有潜在电击危险。另一方面，高压直流放电，很容易产生电弧放电模式，难于大面积均匀产生持续稳定放电。电弧通道的高温，也使低温等离子体工业应用产业难于满足客服的技术需求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置，该装置采用大电阻限制充电时间及放电电流的工作模式以及正负细裸铜丝阵列实现大面积空气均匀冷等离子体放电。其具有安全性、易实现性、价格成本低和易于长时间工作的特点。采用单包自激高压直流发生器作为工作驱动电源，2兆欧玻璃釉电阻为放电器等效电容充电，5对正负细裸铜丝间隙排列，实现直流自激脉冲放电，放电大面积沿面均匀，工作电流小，放电平均功率低，特别适合大面积、长时间低温等离子体工业应用。

其技术方案如下：

一种直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置，由220V市电交流电源、10～30VDC直流可调电源、ZVS(零电压开关)驱动单包高频自激高压直流电源、2兆欧玻璃釉电阻和等离子体发生器组成，220V市电交流经由调幅整流输出10～30V直流可调电压，此直流电压通过ZVS驱动单包高频自激高压直流电源，施加在固态脉冲变压器的一次绕组上，实现高频自激励磁；脉冲磁场穿过固态脉冲变压器的二次绕组，由于固态脉冲变压器的一、二次绕组的匝数比达900，二次绕组有9000～27000V的脉冲高频高压输出(其电流值约为毫安级)；脉冲高频高压通过硅堆整流和并联电容平滑滤波，实现纹波系数小于5％的高压直流输出；此直流高压通过2兆欧的玻璃釉电阻与等离子体发生器的正负电极相连，放电工作时，高电压通过大电阻缓慢给放电器电极的等效电容充电，当等效电容的电压升至空气的击穿电压阈值，则放电瞬间释放电极上的电荷量，等效电容的电压值下降，放电熄灭，一次自激脉冲放电完成；如此重复充电、放电，实现高频直流自激脉冲放电。

优选地，所述等离子体发生器主要包括正负两电极接头、10根平行裸铜丝、正负边缘绝缘包层和绝缘树脂板，所述裸铜丝的局域增强电场激励空气预电离，使得正负电极间的空气发生击穿；而放电器是等间隙的正负平行电极分布，使得放电均匀分布；正负电极间的等效电容只有10个皮法的电容量，而充电回路又有大电阻限流，限制了流注放电向局部电弧放电转化，从而实现大面积均匀冷等离子体的产生。

进一步优选，所述平行裸铜丝的直径0.5mm，间距3.0cm，长30cm。

本发明的有益效果为：本发明所述的直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置，是直流自激脉冲放电、大电阻延缓充电时间以及放电强度和大面积沿面放电的综合，其具有便携性、易实现性、价格成本低和易于移植替换现有同类装置的特点。与现有的大面积等离子体处理装置综合比较，采用本发明所述的大面积大气压直流自激脉冲空气等离子体发生装置，更能实现大面积材料表面处理或等离子体生物医学应用。

附图说明

图1为本发明直流自激脉冲大面积大气压沿面放电发生装置的结构图；

图2为等离子体发生器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。