[实用新型]一种脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路

说明书

本实用新型提供了一种脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路，属于大气污染净化技术领域。它解决了现有的等离子体放电技术能耗高利用率低的问题。本脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路包括：网侧三绕组变压器部分、AC/DC整流器部分、纳秒前沿脉冲发生器部分、截尾放电开关部分和具有储能电容器C_dc2的DC/AC逆变器部分。本实用新型的优点在于脉冲面积显著减小；剩余无功能量全部回收，通过逆变器回馈到了380V交流电源。

技术领域

本实用新型属于大气污染净化技术领域，涉及一种脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路。

背景技术

脉冲电晕放电技术最早应用于燃煤电厂烟气的脱硫脱硝。它是利用高电压窄脉冲在气体中放电，通过流光的传播的过程产生大量高能电子(5-20eV)，这些高能电子足以打开很多背景气体分子的化学键。该技术能够应用于污水处理厂、石油化工、制药、污水处理、涂料、皮革加工、感光材料、汽车制造、食品加工厂、印染厂、垃圾处理厂、屠宰场、牲畜饲养场、鱼类加工厂、饲料加工厂等诸多场所。目前等离子体电源还停留在实验室阶段，尚未大规模工业化应用。

脉冲电晕等离子体技术在环境治理行业中大规模应用面临的技术挑战有：

1)能耗高。脉冲等离子体电源普遍采用了磁压缩开关技术。由于磁开关具有单向导通性能，因此反应器上的绝大部分能量不能得到很好的回收，最终只能通过泄放电阻转化为热能。与高频谐振交流电源完全不同，反应器上的电场储能不能通过自然谐振等传统技术手段回馈供电端。

2)上升时间。脉冲等离子体电源多采用串联谐振工作模式，负载电压波形为正弦波，难以满足ns级上升时间要求。上升前沿越陡，等离子体电源的流光放电电压预告，环境治理效果越好。

3)脉宽控制技术。在脉冲宽度不超过1us的试验条件下，等离子电源的脉冲宽度越大，流光放电时间持续越长，反应器内的臭氧发生量就越大，环境治理效果越好；但是，如果脉冲宽度太大，反应器内电极就有可能进入火花放电区域，除了不利于臭氧产生外，还会造成反应器发热。

4)负载匹配。反应器可以等效为等效电容与可变电阻的并联模型。只有反应器输入阻抗与电源输出阻抗达到匹配状态，电源的输出功率才能最大，反应器内的臭氧发生效率才能最高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的等离子体放电技术能耗高利用率低的问题，而提出了一种能对反应器中剩余无功功率进行回收的脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种脉冲电晕放电等离子体电源无功电能回收电路，其特征在于，它包括：

网侧三绕组变压器部分，与外部三相电源相连，提供电能；

AC/DC整流器部分，位于网侧三绕组变压器部分与纳秒前沿脉冲发生器部分之间，用于将网侧三绕组变压器部分输出的交流电转化成直流电供给纳秒前沿脉冲发生器部分；

纳秒前沿脉冲发生器部分用于产生等离子体电化学反应所需电压波形；

截尾放电开关部分，将纳秒前沿脉冲发生器部分内剩余的无功电能回收至储能电容器C_dc2中；

DC/AC逆变器部分，具有储能电容器C_dc2，并能将回收的无功电能回馈至交流电网。

作为一种优选，所述的截尾放电开关部分包括电子开关T₁和电阻R_k，两者串联。