[发明专利]PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统和方法

说明书

本发明公开一种PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统和方法，系统包括可编程电源、PDM高压电源、被测DBD阵列、电气参数检测模块、光纤光谱仪、和上位机。在检测时，通过上位机和可编程电源控制PDM高压电源的输出，对DBD阵列进行激励放电，同时对DBD的放电参数进行采集，上位机根据获取到的供电电压、积分电容电压和放电电流，计算DBD的供电能量。在计算时，针对采集到的放电参数，本发明借助李萨如图形，对DBD的供电能量、等效参数等放电参数进行分析计算，可准确的获得经过DBD反应器的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及介质阻挡放电(dielectric barrier discharge:DBD)反应器供电能量检测计算技术领域，特别是一种在功率密度调制(power density modulation:PDM)工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量检测系统和方法。

背景技术

近几年来，大气压等离子体被广泛应用于环境修复，污染控制，生物医学，流动控制和材料处理等方面。DBD是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电，具有放电稳定和放电面积大等特点，是在常压下产生低温等离子体的有效方法之一，适合于大规模工业生产，具有广阔的应用前景。在实际应用中，DBD的供电电压、供电电流、供电能量等电学参量，是低温等离子体研究和应用中极其重要的参量，在放电过程中它们相互作用，共同影响多重微放电的产生、放电的效果和等离子体的特性。准确测量并计算介质阻挡放电系统的有效能量将成为提高介质阻挡放电性能的关键所在，对于提高介质阻挡放电在应用中的放电效率具有重要意义。

由于DBD通过大量短暂的微放电来消耗能量，具有时空不确定性，故供电功率和能量很难测定。对于这类放电的能量计算，通常采用电压-电荷李萨如(Lissajous)图形法。

专利201310132909.8公开了一种介质阻挡放电电路参数检测装置和检测方法。根据李萨如图形法设计了一种检测和计算DBD反应器等效参数的检测装置和检测方法。但是，该专利主要根据李萨如图形对反应器的等效参数进行计算，未对非连续、供电电压峰值不固定的放电状态进行分析，没有提出相应情况下供电能量计算的算法思想和放电效果评估方法。

目前，使用电压-电荷李萨如图形法能够计算在连续的高压交流电源激励下的DBD反应器供电能量。但是当放电不连续或者供电电压电流峰值不固定时，尚未有方法对反应器的供电能量进行准确计算。若将高压交流电源激励下DBD供电能量的计算方法直接运用到功率密度调制(power density modulation:PDM)电源激励下的反应器进行供电能量计算，存在以下问题：

(1)根据PDM高压电源的放电特性，在一段工作时间内，电压电流波形是不连续的；

(2)每个供电周期的放电强度和供电电压电流峰值不同；

(3)在一个调功周期内，放电时间是可调节的，因此在工作时间内的放电时间不固定。

因此，传统的李萨如图形法计算DBD供电能量不适合直接应用到PDM高压电源驱动DBD系统进行能量消耗分析，若能够提供一种针对使用PDM高压电源激励DBD的供电能量计算方法，将对DBD的研究、应用具有指导意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对使用PDM高压电源激励的DBD在放电过程中的电气和光学参数，获取相关参数，进而借助李萨如图形进行能量消耗分析，以更加准确地获得经过反应器的能量转换效率。

本发明采用的技术方案为：一种PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，包括可编程电源、PDM高压电源、被测DBD阵列、电气参数检测模块、光纤光谱仪和上位机；

可编程电源的输出端连接PDM高压电源的输入端，PDM高压电源的输出端连接DBD阵列的激励电压输入端；上位机与可编程电源之间连接通信，以通过可编程电源控制PDM高压电源的工作，进而使得DBD阵列在PDM高压电源的激励下放电；