[发明专利]用于激励产生均匀放电高活性等离子体的复合电源装置

说明书

本发明公开了一种用于激励产生均匀放电高活性等离子体的复合电源装置，包括高压纳秒脉冲电源、低频交流电源、高通滤波器、低通滤波器和负载；高压纳秒脉冲电源的输出与高通滤波器的一端口连接，高通滤波器的另一端口接到负载两端；低频交流电源的输出与低通滤波器的一端口连接，低通滤波器的另一端口接到负载两端。本发明的复合电源装置将高压纳秒脉冲电源和低压低频交流电源的输出叠加在一起，施加于DBD电极上易于产生均匀放电高活性等离子体，且可防止电源装置被破坏。

技术领域

本发明属于放电等离子体技术领域，特别涉及一种用于激励产生均匀放电高活性等离子体的复合电源装置。

背景技术

低温等离子体在能源化工、材料表面改性以及医学杀菌消毒等领域有广泛的应用前景。大气压介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是产生低温等离子体的重要方法之一，但如何产生大面积、均匀DBD一直是实验研究和工业应用中的难点。此外，等离子体的高活性也是等离子体应用关注的重点，如何有效地将能量耦合到化学反应中是亟需解决的重要问题。

传统的DBD驱动电源采用频率为10²～10⁵Hz、幅值为10kV左右的交流电源，交流电源消耗的功率较大，且不利于空气中均匀DBD等离子体的形成。另外，传统低频电源容易产生激发态分子，但是很难产生均匀放电。近年来随脉冲功率技术的发展而产生的高压纳秒脉冲电源作为DBD驱动电源易于产生均匀放电，且消耗功率低，受到国内外研究人员的广泛关注。现有技术存在的问题是：纳秒脉冲电源虽然瞬时功率高，但其能量用于气体电离，不是化学反应所需的振动态、转动态等激发态分子。而传统低频电源尽管容易产生激发态分子，但是却很难产生均匀放电。

中国专利申请公告第CN103368445B号，公开一种“直流加脉冲式的金属表面处理电源电路”，设计了一种可调直流叠加可调脉冲宽度与幅度波形的处理电源形式。中国专利申请公布号第CN106900135A号，公开“一种用于等离子体点火的纳秒脉冲叠加直流电源装置”，搭建了应用于等离子体点火的高能纳秒脉冲叠加高压直流的电源装置，并采用了多针阵列-板式电极结构。

上述设计都使用了大量电力电子器件，纳秒脉冲放电会对电力电子器件产生较大电磁干扰，影响电力电子器件的稳定性，破坏电源装置。另外，因为所施加的直流电压大部分作用于介质上，而不是放电间隙中，使得直流电场耦合效率下降，无法有效地产生激发态分子，无法用于介质阻挡放电。

综上所述，亟需一种易于产生均匀放电的驱动电源装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于激励产生均匀放电高活性等离子体的复合电源装置，以解决上述存在技术问题。本发明的复合电源装置将高压纳秒脉冲电源和低压低频交流电源的输出叠加在一起，施加于DBD电极上易于产生均匀放电高活性等离子体。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于激励产生均匀放电高活性等离子体的复合电源装置，包括高压纳秒脉冲电源、低频交流电源、高通滤波器、低通滤波器和负载；高压纳秒脉冲电源的输出与高通滤波器的一端口连接，高通滤波器的另一端口接到负载两端；低频交流电源的输出与低通滤波器的一端口连接，低通滤波器的另一端口接到负载两端。

进一步的，还包括延时触发器；低频交流电源设置有触发输出端，高压纳秒脉冲电源设置有触发输入端，低频交流电源的触发输出端连接到延时触发器的输入端，延时触发器的输出端连接到高压纳秒脉冲电源的触发输入端。

进一步的，延时触发器的延时设置为0。

进一步的，高通滤波器为巴特沃斯型，采用电感-电容结构；低通滤波器为巴特沃斯型，采用电感-电容结构。