[发明专利]介质阻挡放电功率自匹配电源系统及功率自匹配方法

说明书

本发明公开了介质阻挡放电功率自匹配电源系统及功率自匹配方法，本系统包括市电输入模块，与所述市电输入模块连接的整流模块，与所述整流模块连接的功率反馈调节模块，与所述功率反馈调节模块连接的DBD负载模块；所述功率反馈调节模块包括与整流模块连接的逆变脉冲升压单元，与所述逆变脉冲升压单元连接的放电功率采样单元，与所述放电功率采样单元连接的数字控制器；通过上述模块，数字控制器对实时采样的电压信号进行代数运算得到实际放电功率，再将实际放电功率与期望功率进行对比，根据对比结果输出控制信号，对电源的输出功率进行在线实时调控，实现对放电功率的实时采样、实时对比分析和在线调控功能。

技术领域

本发明涉及一种高频交流脉冲电源系统，具体是介质阻挡放电功率自匹配电源系统及功率自匹配方法，涉及高频交流脉冲电源的技术领域。

背景技术

利用介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体进行材料表面改性是一项洁净的干式工艺。作为一种新型的材料表面改性方法，DBD等离子体处理可以有效地改善材料表面性能，同时还具有工艺简单、操作方便、环保节能等优点，十分适合于大规模连续化工业应用。近年来，DBD材料表面改性已逐渐成为等离子体和材料科学领域研究的热点问题之一。

然而，介质阻挡放电(DBD)低温等离子体材料表面改性设备在运行过程中，随着设备运行温度变化，电极介质老化，环境粉尘等因素的影响，会存在DBD实际放电功率逐渐降低，从而降低了材料表面改性效果的问题。目前，恒定的实际放电功率输出是通过来自DBD反应器下游材料表面能监测器反馈信息再调节电源输出功率实现的，这种功率调控反馈方式，不仅需要投入大量昂贵的材料表面能监测器系统，其监测反馈过程存在很长时间滞后，同时需要配备技术人员的实时巡检调控，造成过量的材料和人工资源的浪费。另外，对于材料表面处理效果的角度，电源输出功率不变条件下，DBD放电功率的减小，势必会增加整个处理系统的损耗和温度，会导致整个材料表面处理装置系统的瘫痪。

目前常用分析介质阻挡放电(DBD)实际放电功率的技术方案是在放电回路中并联一个高阻分压器(由两个阻值较大且阻值相差较大的功率电阻串联组成)，在放电反应器和地电位之间串联一个测量电容C₀，确保C₀的容值远大于DBD反应器的总电容，可认为C₀的引入对放电不产生影响。分压器测得的电压和测量电容上C₀的电压分别加在示波器的X-Y轴上就可以得到一个闭合的近似为平行四边形的曲线，这条闭和的曲线称为Lissajous图形，图形所围的面积可用来计算等离子体实际放电功率。但是采用Lissajous图形间接计算放电功率的前提是需要Lissajous曲线属于闭合状态，而目前在大气压低温放电等离子体不同类型的脉冲功率中，仅有双极性高频交流脉冲功率才可获得完整闭合的Lissajous曲线，才可保证输出放电功率计算的准确性和精度。

然而，在双极性高频交流脉冲功率下的Lissajous图计算放电功率的技术方案所采用的测量评估过程无法实时监测放电功率，且外电路较为复杂、后续计算与功率调节是离线进行，操作繁琐，不利于工业一线操作人员使用。

因此，如何能够根据DBD电极实际放电功率，实时调控脉冲电源输出的功率大小，是目前要解决的一个问题。

发明内容

发明目的：提供介质阻挡放电功率自匹配电源系统及功率自匹配方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：介质阻挡放电功率自匹配电源系统及功率自匹配方法，包括：

市电输入模块，与所述市电输入模块连接的整流模块，与所述整流模块连接的功率反馈调节模块，以及与所述功率反馈调节模块连接的DBD负载模块；

所述功率反馈调节模块包括与整流模块连接的逆变脉冲升压单元，与所述逆变脉冲升压单元连接的放电功率采样单元，以及与所述放电功率采样单元连接的数字控制器；

所述放电功率采样单元与DBD负载模块连接；