[发明专利]一种多波形多路宽频输出的纳秒脉冲高压电源及输出方法

说明书

本发明公开了一种多波形多路宽频输出的纳秒脉冲高压电源及输出方法，涉及高压纳秒脉冲电源技术领域；通过全桥逆变器和脉冲变压器配合输出正电极和多个负电极，多个负电极分别对不同液面的废液进行降解，通过控制全桥逆变器的开关管实现单个纳秒脉冲高压电源多种极性的输出，减少降解环境的搭建；对于废水双介质阻挡放电应用场景、废水单介质阻挡放电应用场景和废水需要电子或离子定向输运的等离子体放电的应用场景，通过控制全桥逆变器的开关管输出高压双极性脉冲电源或单极性脉冲电源，无需单独搭建不同场景的降解环境。

技术领域

本发明涉及高压纳秒脉冲电源技术领域，具体涉及一种多波形多路宽频输出的纳秒脉冲高压电源及输出方法。

背景技术

高压纳秒脉冲电源在介质阻挡放、食品杀菌消毒、制取臭氧、材料表面改性、超强紫外光源、废气废水处理等方面具有广泛的应用前景。但由于基于大气等离子体废水处理方案的应用中，放电负载是气液两相，气体在运动，放电后等离子体也在运动，废液表面将受等离子体运动的影响也在运动，另外废液循环也会运动，再者废液的电导率高，容易出现等离子体放电通道阻抗不均匀导致阻抗低的通道局部放电，其余通道不能放电的现象。在基于大气等离子体废水处理应用中需要产生大面积等离子体，以提高废水处理速度，另外在介质阻挡放、食品杀菌消毒、制取臭氧、材料表面改性的应用中都需要大面积等离子体。产生大面积等离子体除了在反应器设计、放电电极设计、气体成分和送气方式等设计方面要技术创新，还需在电源设计方面创新，电源可以采用多路输出去匹配不同阻抗大小的等离子体负载，以产生大面积放电。其中在大气等离子体放电有高压单极性脉冲电源和高压双极性脉冲电源，有微秒级和纳秒级脉冲电源，有正弦特性和脉冲特性电源。纳秒级脉冲电源在废水处理中表现出优异特性，脉冲上沿纳秒级可以产生快速脉冲电磁场激发气体放电；脉宽纳秒级使单个脉冲放电时间短，主要表现为电子快速运动，激发废液中产生羟基自由基，加速废液中有机物的降解；由于高压脉冲宽度较窄，废液中产生的热量少，能耗低。相同脉冲宽度的情况下，脉冲频率的高低可以影响等离子体的温度，等离子体温度也会影响等离子体放电特性，最终也会影响目标废液处理特性和效果。

在使用纳秒级脉冲电源进行废水处理过程，传统的纳秒级脉冲电源只能输出单一极性的电源，其激发废水降解能力有限，尤其是对于具有流动性的废水，由于废水波动，单一极性的电源只能降解电极接触面的废液，降解不完全，而且废水降解过程需要多种极性的脉冲电源，因此降解过程需要对每种电源都搭建降解环境，存在很多不便。

对于双介质阻挡放电应用场景一般采用高压双极性脉冲电源，对于单介质阻挡放电应用场景可以采用高压单极性脉冲电源，还有需要电子或离子定向输运的等离子体放电应用场景可以采用高压单极性脉冲电源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的纳秒级脉冲电源只能输出单一极性的电源，其激发废水降解能力有限，对于波动的废水，只能降解电极接触面的废液，降解不完全，而且废水降解过程需要多种极性的脉冲电源，对每种电源都搭建降解环境存在很多不便，本发明目的在于提供一种多波形多路宽频输出的纳秒脉冲高压电源及输出方法，通过全桥逆变器和脉冲变压器配合输出正电极和多个负电极，多个负电极分别对不同液面的废液进行降解，通过控制全桥逆变器的开关管实现单个纳秒脉冲高压电源多种极性的输出，减少降解环境的搭建。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供一种多波形多路宽频输出的纳秒脉冲高压电源，包括：工频整流滤波电路、BUCK斩波电路、n组全桥逆变器和n组脉冲变压器；

所述工频整流滤波电路接入交流电，BUCK斩波电路连接在工频整流滤波电路之后，工频整流滤波电路接入每组全桥逆变器，每组全桥逆变器接入一组脉冲变压器，各脉冲变压器连接后输出正电极和多个负电极。