不同电源频率下大气压平板型介质阻挡放电特性的实验研究
发布时间：2021-01-03 19:37
大气压低温等离子体富含高活性粒子,在生物医学、薄膜沉积、环境治理等领域表现出巨大的潜在应用价值。为此,针对不同频率正弦交流电压下大气压氦气平行平板型介质阻挡放电（DBD）,开展其放电行为和基本特性的研究,包括放电电流峰值、放电功率、气隙的首次和稳态击穿电压、发射光谱及其微秒放电图像。研究发现:随着频率的增加,更易获得稳定均匀的He DBD,同时,稳态击穿电压略有下降,首次击穿电压则有所提升;当驱动频率高于一定值时,DBD出现了正负放电不对称和倍周期等非线性行为。进一步对微秒曝光图像和发射光谱的研究表明:在1090 kHz范围内,He DBD均为大气压辉光放电;与激发态N2和N2+相比,激发态OH谱线强度随着频率具有明显的增长趋势。
【文章来源】：高电压技术. 2017年06期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
实验布置示意图
姚聪伟，常正实，王世强，等：不同电源频率下大气压平板型介质阻挡放电特性的实验研究1839图2首次击穿时外施电压和回路电流电流Fig.2Appliedvoltageandcircuitcurrentinfirstbreakdown最低维持电压。图4显示了该3种电压在20~90kHz范围的变化情况。其中，稳态击穿电压均是在外施电压峰峰值Upp=2.30kV的情况下得到的。可知在20~90kHz范围内，最低维持电压随着电源频率变化改变不大，均在0.68~0.76kV内浮动。由于在电源频率为50kHz，且外施电压较低时，DBD会出现较多的非线性现象，外施电压稳定性变差，无法获得较为准确的最低维持电压。因此，仅根据前后数据规律给出一个可能值。首次击穿电压随着频率的增加，从0.90kV升高至1.05kV左右，但变化幅度不是很大。稳态击穿电压随着频率的升高而略有下降，从1.12kV下降至1.01kV左右。稳态击穿电压下降的主要原因是电源频率提高后，两次放电脉冲间隔变短，前次放电残留在气隙中的高能和带电粒子密度增大，使气隙中二次电子的产生效率提高，从而降低了稳态击穿电压。从图4中还可知，外施电压Upp=2.3kV时的稳态击穿电压均高于首次击穿电压。这是因为在频率不变时，稳态击穿电压会随着外施电压升高而增加。而当外施电压略高于首次击穿的外施电压时，稳态击穿电压则小于首次击穿电压。2.1.2电流脉冲峰值与放电功率图5是10~90kHz范围内，正极性回路电流脉冲峰值Ip随着外施电压频率变化的规律，且电流脉冲峰值与放电功率均是在类似于图3所示的单脉冲稳态放电情况下得到的。可知在频率<35kHz时，Ip随着外施电压增加，呈现出线性增加的趋势；但是当频率>40kHz后，在外施电压较低的部分，Ip随着外施电压的增长速率明显高于外施电压较高的部分。电压较低时，放电没有布满?
够崴孀磐馐┑缪股?叨?黾印６?蓖?施电压略高于首次击穿的外施电压时，稳态击穿电压则小于首次击穿电压。2.1.2电流脉冲峰值与放电功率图5是10~90kHz范围内，正极性回路电流脉冲峰值Ip随着外施电压频率变化的规律，且电流脉冲峰值与放电功率均是在类似于图3所示的单脉冲稳态放电情况下得到的。可知在频率<35kHz时，Ip随着外施电压增加，呈现出线性增加的趋势；但是当频率>40kHz后，在外施电压较低的部分，Ip随着外施电压的增长速率明显高于外施电压较高的部分。电压较低时，放电没有布满整个电极截面；图3f=50kHz,Upp=2.1kV的稳态放电电气参数波形Fig.3Electricalparametersinstabledischargewithf=50kHz,Upp=2.1kV图43类气隙电压随电源频率变化规律Fig.4Threegapvoltagechangedwithpowerfrequency图5不同频率下正极性回路电流脉冲峰值Fig.5Positivecurrentpulsepeakwithvariedfrequency当电压较高时，放电布满整个截面，放电达到较饱和状态，因此电流上升速率变慢。总体而言，在外施电压较高(如Upp>1.90kV)时，Ip随着外施电压频率增加而增大。但在20~35kHz之间，Ip则较为
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对表面介质阻挡放电特性的影响研究[J]. 杨国清,张青,钟思,孙瑞峰,王德意. 高压电器. 2016(08)
[2]氩气气流增强沿面介质阻挡放电等离子体特性的实验研究[J]. 郝玲艳,李清泉,司雯,李斯盟,秦冰阳,王晓龙. 中国电机工程学报. 2016(08)
[3]低温等离子体处理柴油机尾气的研究进展[J]. 陈思乐,许桂敏,穆海宝,张冠军. 高压电器. 2016(04)
[4]空气沿面介质阻挡放电中活性粒子成分及其影响因素[J]. 刘定新,李嘉丰,马致臻,杨爱军,王小华. 高电压技术. 2016(02)
[5]沿面介质阻挡放电的低压电极配置方法[J]. 李杰,王昭博,姜楠,商克峰,鲁娜,吴彦. 高电压技术. 2015(09)
[6]纳秒脉冲激励下大气压空气弥散放电电流特性的实验研究[J]. 胡文,李黎,刘云龙,刘伦,葛亚峰,林福昌. 中国电机工程学报. 2015(16)
[7]空气中微秒脉冲沿面放电对环氧树脂表面特性影响研究[J]. 刘熊,林海丹,梁义明,章程,谢庆,邵涛. 电工技术学报. 2015(13)
[8]具有负载普适性的高压双极性方波脉冲源研制[J]. 熊兰,马龙,胡国辉,谢子杰,张德卿,杨子康,何为. 电工技术学报. 2015(12)
[9]介质阻挡放电旋转同心圆环斑图的研究[J]. 董丽芳,杨京,朱平,冯建宇. 高电压技术. 2015(02)
[10]热刺激电流测量装置及其用于介质阻挡均匀放电的研究[J]. 王新新,刘凯,罗海云,岳阳. 高电压技术. 2015(01)
本文编号：2955372
【文章来源】：高电压技术. 2017年06期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
实验布置示意图
姚聪伟，常正实，王世强，等：不同电源频率下大气压平板型介质阻挡放电特性的实验研究1839图2首次击穿时外施电压和回路电流电流Fig.2Appliedvoltageandcircuitcurrentinfirstbreakdown最低维持电压。图4显示了该3种电压在20~90kHz范围的变化情况。其中，稳态击穿电压均是在外施电压峰峰值Upp=2.30kV的情况下得到的。可知在20~90kHz范围内，最低维持电压随着电源频率变化改变不大，均在0.68~0.76kV内浮动。由于在电源频率为50kHz，且外施电压较低时，DBD会出现较多的非线性现象，外施电压稳定性变差，无法获得较为准确的最低维持电压。因此，仅根据前后数据规律给出一个可能值。首次击穿电压随着频率的增加，从0.90kV升高至1.05kV左右，但变化幅度不是很大。稳态击穿电压随着频率的升高而略有下降，从1.12kV下降至1.01kV左右。稳态击穿电压下降的主要原因是电源频率提高后，两次放电脉冲间隔变短，前次放电残留在气隙中的高能和带电粒子密度增大，使气隙中二次电子的产生效率提高，从而降低了稳态击穿电压。从图4中还可知，外施电压Upp=2.3kV时的稳态击穿电压均高于首次击穿电压。这是因为在频率不变时，稳态击穿电压会随着外施电压升高而增加。而当外施电压略高于首次击穿的外施电压时，稳态击穿电压则小于首次击穿电压。2.1.2电流脉冲峰值与放电功率图5是10~90kHz范围内，正极性回路电流脉冲峰值Ip随着外施电压频率变化的规律，且电流脉冲峰值与放电功率均是在类似于图3所示的单脉冲稳态放电情况下得到的。可知在频率<35kHz时，Ip随着外施电压增加，呈现出线性增加的趋势；但是当频率>40kHz后，在外施电压较低的部分，Ip随着外施电压的增长速率明显高于外施电压较高的部分。电压较低时，放电没有布满?
够崴孀磐馐┑缪股?叨?黾印６?蓖?施电压略高于首次击穿的外施电压时，稳态击穿电压则小于首次击穿电压。2.1.2电流脉冲峰值与放电功率图5是10~90kHz范围内，正极性回路电流脉冲峰值Ip随着外施电压频率变化的规律，且电流脉冲峰值与放电功率均是在类似于图3所示的单脉冲稳态放电情况下得到的。可知在频率<35kHz时，Ip随着外施电压增加，呈现出线性增加的趋势；但是当频率>40kHz后，在外施电压较低的部分，Ip随着外施电压的增长速率明显高于外施电压较高的部分。电压较低时，放电没有布满整个电极截面；图3f=50kHz,Upp=2.1kV的稳态放电电气参数波形Fig.3Electricalparametersinstabledischargewithf=50kHz,Upp=2.1kV图43类气隙电压随电源频率变化规律Fig.4Threegapvoltagechangedwithpowerfrequency图5不同频率下正极性回路电流脉冲峰值Fig.5Positivecurrentpulsepeakwithvariedfrequency当电压较高时，放电布满整个截面，放电达到较饱和状态，因此电流上升速率变慢。总体而言，在外施电压较高(如Upp>1.90kV)时，Ip随着外施电压频率增加而增大。但在20~35kHz之间，Ip则较为
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对表面介质阻挡放电特性的影响研究[J]. 杨国清,张青,钟思,孙瑞峰,王德意. 高压电器. 2016(08)
[2]氩气气流增强沿面介质阻挡放电等离子体特性的实验研究[J]. 郝玲艳,李清泉,司雯,李斯盟,秦冰阳,王晓龙. 中国电机工程学报. 2016(08)
[3]低温等离子体处理柴油机尾气的研究进展[J]. 陈思乐,许桂敏,穆海宝,张冠军. 高压电器. 2016(04)
[4]空气沿面介质阻挡放电中活性粒子成分及其影响因素[J]. 刘定新,李嘉丰,马致臻,杨爱军,王小华. 高电压技术. 2016(02)
[5]沿面介质阻挡放电的低压电极配置方法[J]. 李杰,王昭博,姜楠,商克峰,鲁娜,吴彦. 高电压技术. 2015(09)
[6]纳秒脉冲激励下大气压空气弥散放电电流特性的实验研究[J]. 胡文,李黎,刘云龙,刘伦,葛亚峰,林福昌. 中国电机工程学报. 2015(16)
[7]空气中微秒脉冲沿面放电对环氧树脂表面特性影响研究[J]. 刘熊,林海丹,梁义明,章程,谢庆,邵涛. 电工技术学报. 2015(13)
[8]具有负载普适性的高压双极性方波脉冲源研制[J]. 熊兰,马龙,胡国辉,谢子杰,张德卿,杨子康,何为. 电工技术学报. 2015(12)
[9]介质阻挡放电旋转同心圆环斑图的研究[J]. 董丽芳,杨京,朱平,冯建宇. 高电压技术. 2015(02)
[10]热刺激电流测量装置及其用于介质阻挡均匀放电的研究[J]. 王新新,刘凯,罗海云,岳阳. 高电压技术. 2015(01)
本文编号：2955372
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/2955372.html
