• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      一種高頻高壓等離子體發(fā)生器半

      2019-07-15 01:02伍遠博陶智黃敏顧中浩徐超周長偉江均均吳迪
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2019年12期

      伍遠博 陶智 黃敏 顧中浩 徐超 周長偉 江均均 吳迪

      摘要:針對傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器電源效率不高、驅(qū)動管熱損耗大等問題,設(shè)計了一個高效率低損耗的高頻高壓等離子體發(fā)生器。該系統(tǒng)通過移相全橋控制電路進行PWM方波控制,在功率晶體管驅(qū)動下,經(jīng)高頻諧振升壓電路對輸入信號升壓,實現(xiàn)等離子體的穩(wěn)定發(fā)生。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)與傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器相比電源效率提升了5.4%。

      關(guān)鍵詞:等離子體發(fā)生;全橋移相;高頻諧振

      中圖分類號:0531 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2019)12-0020-03

      作為物質(zhì)的第四態(tài),等離子體因其獨特的離子效應(yīng)、優(yōu)良的導(dǎo)電性、顯著的集體運動行為等特點,已經(jīng)在能源、信息、材料、化工、醫(yī)療、空間物理等領(lǐng)域得到了廣泛的重視和應(yīng)用。在等離子體應(yīng)用和推廣的同時,各領(lǐng)域也對等離子體發(fā)生器的設(shè)計提出了更多的要求。由于傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器能耗較大、效率不足,為滿足現(xiàn)代化工業(yè)的更高需求,新型高效的等離子體發(fā)生器的設(shè)計研究就顯得愈發(fā)重要。

      針對傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器存在的問題,設(shè)計了一種高頻高壓等離子體發(fā)生器。該系統(tǒng)由移相全橋PWM控制模塊、功率驅(qū)動模塊、高穩(wěn)定性雙諧振升壓模塊等模塊構(gòu)成,可以實現(xiàn)輸入電源效率的有效提升、驅(qū)動電路熱損耗現(xiàn)象的極大降低和等離子體的穩(wěn)定發(fā)生。

      1高頻高壓等離子體發(fā)生方法

      當(dāng)在感應(yīng)線圈上施加高頻電場后,部分空氣電離產(chǎn)生的帶電粒子做高速運動,二次碰撞氣體原子,形成雪崩電離,并在垂直于磁場方向的截面上形成閉合環(huán)形渦流。根據(jù)等離子體渦流效應(yīng):

      E=nФωsin((1)t) (1)

      其中E為感應(yīng)電動勢,n為匝數(shù),Ф為磁通量且滿足Ф=BS,ω為交變電流頻率。可知電流的頻率越高,磁通變化率越大,感應(yīng)電動勢越大,渦流效果越顯著,等離子體束越穩(wěn)定。由于高頻交變電流渦流效應(yīng)的存在,等離子體束具有趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)穿透深度的計算公式為:

      因此,當(dāng)放電尖端的電壓和交變電流的頻率分別達到相關(guān)閾值時,能夠發(fā)生具有良好穩(wěn)定性和高電子密度的等離子。在高頻高壓下通過氣體放電的方式可以穩(wěn)定產(chǎn)生等離子體。

      2高頻高壓等離子體發(fā)生系統(tǒng)

      基于上文所闡述推導(dǎo)的以高頻高壓原理產(chǎn)生等離子體的理論基礎(chǔ),設(shè)計從如何有效提升輸入電源效率并降低驅(qū)動電路開關(guān)管熱損耗出發(fā),設(shè)計了一種高頻高壓等離子體發(fā)生器。系統(tǒng)框圖如圖1:

      系統(tǒng)通過移相全橋控制電路提供控制信號,在晶體管驅(qū)動下,經(jīng)高頻諧振升壓電路對輸入信號升壓,實現(xiàn)等離子體的穩(wěn)定發(fā)生。

      2.1全橋移相PWM控制電路

      控制電路以UC3875芯片為核心進行PWM控制,實現(xiàn)對后驅(qū)動橋臂導(dǎo)通相位0~180°的相位移動控制和0~100%的占空比控制。

      C1、C4、C6為VCC供電段的濾波電容,C7、C8、C9為接地電容,輸入信號INA、INB經(jīng)u1、U2同相比例放大電路接人EA-與CS+,u1輸出信號經(jīng)R6、C5的RC串聯(lián)電路接入EA/OUT,R4、R5、R7、R8為限流電阻,電源信號經(jīng)C3濾波后,由R1、R2、R3構(gòu)成分壓電路接入VREF與EA+,SLOPE與VC端用R15相接,PWRGND接地,腳FREQSET、DELATSET經(jīng)RC并聯(lián)電路接地。

      2.2高頻諧振升壓電路

      在高頻升壓電路的設(shè)計上,系統(tǒng)采用以LC諧振為理論基礎(chǔ)的高頻諧振固態(tài)特斯拉升壓電路。電路由低壓輸入端、主電容組、諧振通斷器、初次級線圈、放電尖端構(gòu)成,可以在放電端形成高壓電場,以實現(xiàn)在高頻高壓條件下的等離子體發(fā)生。

      C1~C30為耐壓值達1200V的高壓電容組,諧振通斷器串于電容組輸入端與初級線圈一端,信號經(jīng)諧振在次級放電端實現(xiàn)放大。

      3等離子體發(fā)生系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析

      3.1實驗儀器與設(shè)備

      功率分析儀WT500、數(shù)字示波器DL9140、函數(shù)信號發(fā)生器AFG3252、高壓探棒、螺旋測微器、數(shù)字直流電源、12V20A開關(guān)電源、接地棒等。

      3.2數(shù)據(jù)測量與分析

      (1)諧振頻率測量

      首先對激勵信號的參數(shù)進行配置,設(shè)置其峰峰值電壓幅度為lv,波形為正弦波,無偏置電壓,相位偏移為0°。記錄響應(yīng)信號波形,繪制數(shù)據(jù)表格:

      當(dāng)系統(tǒng)工作頻率為262kHz時,響應(yīng)信號的幅度達到最大值6.00V,此時最大增益系數(shù)為15.56dB,因此該頻率即為系統(tǒng)的諧振頻率。此時響應(yīng)信號的參數(shù):信號頻率為262kHz,電壓幅值為6v,信號波形為正弦波。

      (2)系統(tǒng)工作效率

      設(shè)置系統(tǒng)工作頻率為262kHz,將功率分析儀WT500的電壓探頭對應(yīng)接入系統(tǒng)的測試端口,調(diào)節(jié)功率分析儀的測量模式、量程、接線設(shè)置并選擇合適的濾波窗口和傳感器參數(shù)。在系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)生等離子體時,測得系統(tǒng)的效率為87.4%。

      實驗數(shù)據(jù)表明:系統(tǒng)的諧振頻率為262kHz。放電尖端穩(wěn)定發(fā)生等離子體時,系統(tǒng)的工作效率為82.4%,與傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器最高77%效率相比,提高了5.4%,實現(xiàn)了驅(qū)動管耗的降低和輸入電源效率的提升。

      4結(jié)論

      針對傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器電源效率不高、驅(qū)動管損耗較大等問題,設(shè)計了一種高頻高壓等離子體發(fā)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過移相全橋控制電路提供控制信號,在功率晶體管驅(qū)動下,經(jīng)高頻諧振升壓電路對輸入信號升壓,實現(xiàn)等離子體的穩(wěn)定發(fā)生。實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)工作頻率穩(wěn)定在262kHz,系統(tǒng)的工作效率為82.4%,與傳統(tǒng)直流等離子體發(fā)生器最高77%效率相比,提高了5.4%,實現(xiàn)了驅(qū)動管耗的降低和輸入電源效率的提升。

      南充市| 石首市| 呼玛县| 巩义市| 瑞安市| 麻栗坡县| 即墨市| 康马县| 延津县| 辛集市| 汉寿县| 和龙市| 扶风县| 尉氏县| 佳木斯市| 昌吉市| 阿鲁科尔沁旗| 衡水市| 泸州市| 商都县| 嵩明县| 曲阳县| 樟树市| 名山县| 育儿| 阿巴嘎旗| 石狮市| 怀集县| 保山市| 介休市| 梅河口市| 无棣县| 天门市| 古蔺县| 定日县| 延庆县| 祁门县| 广昌县| 卢氏县| 福安市| 凤台县|