适用于DBD负载的双极性间歇型脉冲供电电源

本技术涉及电力电子的特种电源领域，特别涉及一种适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源。

背景技术：

1、dbd放电是在放电气隙中加入绝缘介质层的一种非平衡气体放电形式。研究表明，当dbd负载的物理结构和放电气体的特性(放电气体类型、流量和气压等)确定后，dbd负载的放电情况就取决于供电电源生成的激励波形。为了充分发挥dbd负载的性能，国内外研究人员测试了多种激励波形，并得出了结论：同时具有高电压上升率和间歇时间的激励波形能充分发挥dbd负载的性能。然而现阶段很难用结构简单的供电电源来实现这一目标。

2、基于磁压缩技术的供电电源，能在dbd负载上生成同时具有高电压上升率和间歇时间的单极性激励波形，但存在磁性元件数目多、磁性元件设计难度大及生成的单极性的激励波形难以充分利用dbd负载的潜力等问题；

3、基于反激(正激)电路的供电也能生成具有高电压上升率和间歇时间的单极性激励波形，并且具有结构简单的优点，但是存在难以避免在dbd负载上出现激励电压震荡、单相励磁造成变压器磁饱和及难以充分利用dbd负载的潜力的缺陷；

4、基于marx电路的供电电源能在dbd负载上生成同时具有高电压上升率和间歇时间的双极性激励波形，但存在元器件数目多和驱动电路复杂等不足；

5、基于级联式多电平供电电源可以通过电平叠加的方式来生成高电压上升率和间歇时间的双极性激励波形，但与缺陷与基于marx电路的供电电源类似；

6、负载谐振式供电电源虽然能用成熟的拓扑结构生成双极性激励，但电源运行易受dbd负载参数变化的影响，难以确保dbd负载长期处于最优工作点。

7、综上，目前应用在dbd型负载的供电电源存在元器件数目众多、驱动电路复杂、电源运行状况易受dbd负载参数变化的影响、不能充分发挥dbd负载特性等问题。

8、因此，有必要设计一种适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，用于适应不同的dbd负载，充分发挥dbd负载特性。

2、实用新型的技术解决方案如下：

3、直流电源e、谐振电感l、第一谐振电容c1、变压器第一绕组、第一开关管q1、第一二极管d1、第二谐振电容c2、变压器第二绕组、第二开关管q2、第二二极管d2、变压器第三绕组及dbd负载：

4、所述直流电源e的正极与所述谐振电感l的第一端连接；

5、所述谐振电感l的第二端与所述第一谐振电容c1的第一端、所述变压器第一绕组非同名端、所述第二谐振电容c2的第一端及所述变压器第二绕组同名端连接；

6、所述第一谐振电容c1的第二端与所述变压器第一绕组同名端、所述第一开关管q1的第一端及所述第一二极管d1的阴极连接；

7、所述第一开关管q1的第二端与所述第一二极管d1的阳极、所述直流电源e的负极、所述第二开关管q2的第二端及所述第二二极管d2的阳极连接；

8、所述第二谐振电容c2的第二端与所述变压器第二绕组非同名端、所述第二开关管q2的第一端及所述第二二极管d2的阴极连接；

9、所述dbd负载的第一端与所述变压器第三绕组非同名端相连；

10、所述dbd负载的第二端与所述变压器第三绕组同名端相连。

11、可选地，所述第一谐振电容c1的电容值与所述第二谐振电容c2的参数一致。

12、可选地，所述变压器第一绕组和所述变压器第二绕组的参数一致。

13、可选地，所述第一开关管q1和第二开关管q2的参数一致。

14、可选地，所述第一二极管d1和第二二极管d2的参数一致。

15、可选地，所述第一开关管q1及第二开关管q2的开关频率f相同，小于谐振频率f1/2，即：f1/2＞f。

16、可选地，所述第一开关管q1及第二开关管q2的驱动信号宽度tpulse相等，且驱动宽度tpulse大于谐振周期t1/2，小于谐振周期t1，即

17、t1/2＜tpulse＜t1。

18、可选地，所述第一开关管q1的驱动脉冲比第二开关管q2的驱动脉冲超前或滞后半个周期。

19、可选地，所述第一开关管q1及所述第二开关管q2均为igbt；

20、所述第一开关管q1的第一端及所述第二开关管q2的第一端均为igbt的集电极，所述第一开关管q1的第二端及所述第二开关管q2的第二端均为igbt的发射极。

21、可选地，所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器。

22、可选地，所述处理器用于根据所述程序代码中的指令产生所述的开关管q1～q2的脉冲信号。

23、有益效果：

24、本实用新型提出的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源与现有技术相比的优点在于：

25、(1)本实用新型提出的供电电源在dbd负载上生成的双极性激励电压具有更陡峭的上升沿和下降沿，且激励电压波形中包含空闲时间，有助于发挥dbd型负载的性能；

26、(2)本实用新型提出的供电电源的电气量的变化主要受外接参数影响，可以保证dbd负载处于良好的工作状态；

27、(3)本实用新型提出的供电电源中的两个开关管q1和q2具有相同的地电位，驱动回路电路简单；

28、(4)本实用新型提出的供电电源的谐振电感电流的波形接近正弦，这使得变压器能得到充分利用，并且由于供电电源的独特结构使得变压器不会存在偏磁问题；

29、(5)通过改变外接谐振电感和谐振电容的数值，本实用新型提出的供电电源可在很宽的频率范围内工作。

技术特征：

1.一种适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，包括：直流电源e、谐振电感l、第一谐振电容c1、变压器第一绕组、第一开关管q1、第一二极管d1、第二谐振电容c2、变压器第二绕组、第二开关管q2、第二二极管d2、变压器第三绕组及dbd负载；

2.根据权利要求1所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一谐振电容c1的电容值与所述第二谐振电容c2的参数一致。

3.根据权利要求2所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述变压器第一绕组和所述变压器第二绕组的参数一致。

4.根据权利要求3所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一开关管q1和第二开关管q2的参数一致。

5.根据权利要求4所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一二极管d1和第二二极管d2的参数一致。

6.根据权利要求5所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一开关管q1及第二开关管q2的开关频率f相同，小于谐振频率f1/2，即：

7.根据权利要求6所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一开关管q1及第二开关管q2的驱动信号宽度tpulse相等，且驱动宽度tpulse大于谐振周期t1/2，小于谐振周期t1，即：

8.根据权利要求7所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一开关管q1的驱动脉冲比第二开关管q2的驱动脉冲超前或滞后半个周期。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，所述第一开关管q1及所述第二开关管q2均为igbt，其中，所述第一开关管q1的第一端及所述第二开关管q2的第一端均为igbt的集电极，所述第一开关管q1的第二端及所述第二开关管q2的第二端均为igbt的发射极。

10.根据权利要求9所述的适用于dbd负载的双极性间歇型脉冲供电电源，其特征在于，包括处理器以及存储器；

技术总结
本技术公开了一种适用于介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，以下简称DBD)负载的双极性间歇型脉冲供电电源。本技术利用外接电感和变压器励磁电感与外接电容及DBD负载的谐振，不仅在DBD负载上生成了双极性间歇型脉冲激励电压，而且实现了对变压器寄生参数的高效利用和确保所有的功率器件工作在软开关状态下。与其他类型的供电电源相比，本技术公开的供电电源具有能充分发挥DBD负载特性、效率高及结构紧凑的优点。

技术研发人员：唐雄民,赵子豪,谢浩源,黎成辉,张淼
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：20230108
技术公布日：2024/1/13