介質(zhì)阻擋等離子體裝置作為一個(gè)由反應(yīng)器、電源、媒質(zhì)氣體等組成的系統(tǒng)，通常要在適當(dāng)?shù)臍怏w流量、氣體壓力、濕度和一定的電源電壓、頻率條件下工作，電源是給放電裝置提供能量的重要組成部分，亦是關(guān)鍵技術(shù)。

　　本文研制和開發(fā)了大功率介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生電源系統(tǒng)，通過一系列實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)，獲得了電源運(yùn)行特性和穩(wěn)定工作條件，進(jìn)行了長(zhǎng)期運(yùn)行輸出功率20～30kW、*大輸出功率約80kW的工業(yè)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)適用介質(zhì)阻擋放電的百千瓦級(jí)電源的工業(yè)應(yīng)用，掌握了此類大功率電源的設(shè)計(jì)和制造核心技術(shù)。

　　1 電源工作原理與技術(shù)要點(diǎn)

　　介質(zhì)阻擋等離子體發(fā)生器電源自上個(gè)世紀(jì)以來隨著電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和材料技術(shù)等相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了工頻(50/60Hz)、中頻(幾百至幾千Hz)和高頻(>10kHz)三個(gè)階段，高頻高壓串聯(lián)負(fù)載諧振式電源是目前主要發(fā)展方向。本文研制大功率電源的主電回路亦采用高頻高壓串聯(lián)負(fù)載諧振式工作方式，其諧振式控制采用電流過零關(guān)斷形式。

　　1)介質(zhì)阻擋等離子體串聯(lián)諧振式電源工作原理

　　Hideaki Fujita和Kazuyuki Ohe分別設(shè)計(jì)了用于介質(zhì)阻擋等離子體系統(tǒng)的脈沖密度控制電源和用于臭氧生產(chǎn)的時(shí)控逆變電源。電源的電壓和頻率是兩個(gè)重要參數(shù)，研究電壓和頻率對(duì)放電性能的影響的報(bào)道也很多，但在激勵(lì)電源變壓器參數(shù)與反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)相匹配方面的研究還未見報(bào)道。由于介質(zhì)阻擋等離子體系統(tǒng)中存在具有感性的電源變壓器和具有容性的介質(zhì)阻擋等離子體反應(yīng)器，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)R、L、C串聯(lián)電路系統(tǒng)，該系統(tǒng)必然存在一個(gè)固有諧振頻率，并會(huì)影響到介質(zhì)阻擋等離子體系統(tǒng)的頻率特性，進(jìn)而影響介質(zhì)阻擋等離子體的放電性能。因此，對(duì)介質(zhì)阻擋等離子體系統(tǒng)諧振問題的研究對(duì)于提高系統(tǒng)放電性能參量具有十分重要的意義。

　　本文采用串聯(lián)諧振式電源，其主回路如圖1所示，線框I代表的是串聯(lián)逆變供電電源，其中整流二極管VDZ1～VDz6組成三相不可控整流，和濾波電感L和儲(chǔ)能電容C1、C2共同形成逆變電路輸入的直流電壓VD1;IGBT的VT1～VT2和快恢復(fù)二極管VD1～VD2構(gòu)成半橋逆變電路;線框II是電流過零關(guān)斷諧振控制電路，由霍爾電流傳感器TFI檢測(cè)信號(hào)，輸入諧振控制器CTRL，CTRL產(chǎn)生IGBT控制信號(hào)，輸入IGBT控制極;線框III為阻擋介質(zhì)反應(yīng)器等效電路，其中Cd和Cg分別為未放電時(shí)介質(zhì)和氣隙等效電容，VDZ為擊穿電壓為Uz的等效雙向穩(wěn)壓二極管。TF為高頻升壓變壓器。