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摘要低温等离子在工业以及军事上的应用具有非常广阔的前景。
目前，研究较多的是在大气压下以介质阻挡放电产生离子体。
介质阻挡放电(DBD)是目前一种典型的可通过大气压放电产生等离子体技术，因而受到国内及国外的广泛关注。
高频高压脉冲电源是介质阻挡放电的核心部分。
介质阻挡放电产生等离子体的效果直接与电源的频率、电压以及波形相关。
频率和电压越高，放电的效果也就越好。
所以用于介质阻挡放电的高频高压脉冲电源成为研究的重点。
根据这些特点，本文将探讨用于产生等离子脉冲电源的设计方法，设计了一种基于PWM控制的高频、高压的大功率逆变电源，电源系统主要包括整流滤波电路、逆变电路、驱动以及控制电路。
对电源的整流电路、逆变电路、驱动及保护电路等进行了分析，功率电路以IGBT为主控开关功率转换器件，采用全桥逆变电路形式，同时讨论了IGBT的特性和使用注意事项，以及对关键元器件的保护措施。
电源控制电路采用以单片机AT89C51为核心，对整个电源系统进行控制，采用脉宽调制方式来控制电源输出外特性。
本文采用了Multisim10软件对各个部分进行了逐项仿真分析，通过仿真结果进一步证明脉冲电源设计的合理性，为硬件电路设计提供重要参考和依据。
设计出适用于介质阻挡放电负载的高频高压脉冲电源。
关键词：介质阻挡放电；全桥逆变电路；IGBT ；高频高压脉冲电源；仿真。
AbstractLow-temperature plasma in the industrial and military applications has a very broad prospects. At present,most studies of producing plasma are focused on those produced by Dielectric Barrier Discharge(DBD)under atmosphere. So it is paid widely attention by home and abroad．The high-frequency and high-voltage pulse power source is the core part of the dielectric barrier discharge．The effect of plasma produced by DBD correlates directly with voltage,frequency and wave-form of the power supply.The higher the voltage and the frequency of the power supply,the better the effect of discharging. Hence，to develop discharge power supply used in DBD is the main question．Base on these feathures, This article will explore the plasma used to produce the design method of pulse power, Designed a high-frequency, high voltage high power inverter which base on PWM. this power system consists of rectifier filter circuit, inverter circuit, drive and control circuits. And analyze the power of the rectifier circuit, inverter circuit, driver and protection circuits. power circuit takes the IGBT as charging switch power for changing a component, adopting full-bridge topology circuit, And the characteristic and matters needing attention of IGBT,and the protection measures of some pivotal component. Power controlling circuit takes single microchip AT89C51 as the gore to control the whole system . and adapts PWM to control the output volt-ampere character ofpower source. In this paper,use the Multisim10 software to itemize all parts with simulative analysis.Through the simulation result,it further proves the rationality of pulsed power supply design and supplies significant references and basis for hardware circuit design. Designed for high-frequency dielectric barrier discharge high-voltage pulse power load.Key words: dielectric barrier discharge; full-bridge inverter circuit; IGBT;high frequency high voltage pulse power; simulation.目录1 绪论 (1)1.1等离子体及介质阻挡放电概述 (1)1.1.1 等离子体的概念 (1)1.1.2 等离子体的应用 (2)1.1.3 介质阻挡放电概述 (2)1.1.4 介质阻档放电电路的物理结构和工作原理 (3)1.1.5负载特性及高频高压脉冲电源研制必要性 (3)1.2国内外高频高压脉冲电源的研究现状 (4)1.3高频高压电源研制的难点 (4)2 电源电路的设计 (6)2.1电源研制方案 (6)2.2整流滤波电路 (7)2.2.1 整流滤波电路设计 (7)2.2.2 本设计使用的整流电路 (7)2.2.3滤波电路 (9)2.3逆变电路原理 (10)2.4输出电路 (11)3 功率开关器件 (12)3.1功率开关器件的应用 (12)3.2绝缘栅双极晶体管（IGBT） (13)3.2.1 IGBT功率开关管应用 (13)3.2.2 IGBT的工作原理 (14)3.2.3 IGBT的主要参数 (14)3.2.4 IGBT对驱动电路的要求 (14)3.2.5 IGBT的驱动 (15)3.2.6 EXB841工作原理 (15)3.2.7 EXB841典型应用电路及引脚功能表 (16)4PWM单片机控制 (18)4.1PWM驱动电路模块 (18)4.2PWM控制系统 (18)5 高频高压脉冲电源计算机仿真 (21)5.1电源主回路仿真 (21)5.1.1 NI Multisim10仿真软件 (21)5.1.2 Multisim特点 (21)5.1.3 高频高压脉冲电源主电路的模型 (22)5.1.5 逆变电路模型和仿真 (23)5.1.6 串联谐振电路模型和仿真 (24)5.1.7 PWM信号仿真 (25)5.1.8 IGBT的开关特性的仿真 (26)6 硬件调试 (28)总结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录1程序 (33)附录2PWM信号发生器硬件电路原理图及其PCB图 (39)附录3电源模型电路原理图及其PCB图 (40)附录4PWM信号仿真图 (41)附录5主电路原理图 (43)附录6总电路原理图 (43)1 绪论介质阻挡放电技术可以用来产生等离子体，而等离子体在工业及军事上的应用具有十分广阔的前景。
大功率等离子体表面处理用脉冲电源武汉市等离子体技术研究所摘要：本文阐述了脉冲辉光放电的特点，介绍了我所研制的大功率等离子体表面处理用脉冲电源的原理、电路特点及在辉光离子渗氮工艺中的应用情况。
关键词：等离子体离子渗氮脉冲电源一、等离子体电源的特殊性在辉光放电形成的等离子体中，离子轰击阴极（工件）表面将发生一系列的物理、化学现象。
离子渗氮、PCVD等都是利用低气压辉光放电进行表面处理的工艺技术。
用于等离子体表面处理的电源不同于其它一般电源就在于它必须满足于气体放电特性及表面处理的特殊工艺要求：1.气体放电特性与灭弧等离子体表面处理工作在异常辉光放电区（1）。
这种状态极易过度到弧光放电状态。
弧光放电的发展会使电流剧增，既对电源造成威胁，又可能使工件表面烧蚀，必须很快截止。
油垢、锈斑、毛刺及工件吸附气体到一定温度后的大量释放，都会产生弧光放电。
而工艺过程必须经历弧光清洗阶段，因为，散弧有利于加快处理速度。
但大能量的弧光则必须快速截止，这样，就要求电源自动“判别”，利用散弧，截止大弧。
2.空心阴极效应（1）与di/dt限制圆筒状工件或工件的孔洞便是空心阴极。
空心阴极内的电子束彼此汇合，使负辉光并合在一起，其放电电流密度除正离子轰击阴极所引起的次极电子发射的贡献外，还有电子在阴极间来回振荡以及亚原子轰击阴极所引起次级电子发射的贡献。
随着振荡的延续，能量不断积累，电流密度不断增大（di/dt＞0），这样就会引起局部超温，这种现象称为空心阴极效应，必须有效地控制。
3.巴刑（Paschen）（2）曲线与辅助电源巴刑曲线为一开口向上的曲线。
即点燃电压Ub随Pd（P压强，d极间距）变化有一极小值。
工艺处理过程中，必须克服点燃电压与正常工作电压可能相差很大的矛盾。
4.功率密度与节能要保证所需渗氮表面均匀地被辉光覆盖，获得均匀渗氮，必须工作于异常辉光放电区，而只有当离子功率密度≥0.4W/cm2，才能处在异常辉光放电区。
华中科技大学硕士学位论文等离子体应用中高压脉冲电源的研制姓名：钟生辉申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：李胜利2003.5.6华中科技大学硕士学位论文摘要ｌ脉冲功率电源是低温等离子体技术在环境工程应用中的关键设备，其总体能量转化效率和脉冲功率的容量是影响等离子体技术工业化应用的重要因素十本文首先综述了一系列典型的脉冲电源回路，以及当前国内外脉冲电源研究的最新进展，提供了了几种新的电源结构。
结合脉冲功率电源在环境工程应用中的要求和以往的设计经验，提出了新的设计思路。
在研制处理垃圾渗滤液的实用化电源中，分别对高压脉冲放电回路的原理电路进行了数值分析和仿真分析。
ｆ根据分析结果，对电路进行了具体的改进措施。
在电源控制回路中的设计中，考虑了一般的电路保护项目，加入了零电压启动的闭锁回路，并利用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈实现了放电电压幅值的自动保护功能。
最后针对现场运行时复杂的放电环境，提出了绝缘匹配方案。
、ｌ在脉冲高压开关电源的研制中，给出了电源的总体设计方案。
在其中的Ｂｕｃｋ变换器设计中，首先通过数值计算，给出电路元件的参数，然后利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对电路仿真分析，发现功率晶体管在开关瞬间在集一射极之间有浪涌电压出现，根据结果对电路加入了保护电路。
（经电路实验，验证了电路保护设计的成功；在半桥逆变回路设计部分，给出了电路的原理分析，依据电路设计参量选取了相应的电路参数；高频高压变压器作为半桥逆变回路的关键设备，影响着电路工作的可靠性和性能，主要针对它进行了具体的设计和分布参数分析。
１关键词：脉冲功率电源’／Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈、／Ｂｌｌｃｋ变换器；半桥逆琴高频变压器华中科技大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｉｓｄｅｖｏｔｅｄｔｏｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｎｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｕｌｓｅｄｃｏｒｏｎａｐｌａｓｍａｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ・Ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｒｔ．ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｐｕｌｓｅｄＣＯｒＯｌＬａｐｌａｓｍａｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ｔｈｕｓ，ｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｉｎｖｉｒｔｕｅｏｆｒｅｖｉｅｗｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｄｖａｎｃｅｓｏｎｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｕｌｓｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｏｎｅｐｕｌｓｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐａｒｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｏｎｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇａｌｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｌｙａｖａｉｌａｂｌｅｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｌｍｔｅ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｉｔｓｎｕｍｅｒｉｃａｌ＆ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔＯｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓＲｏｇｏｗｓｋｉｗｉｎｄｉｎｇｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔＯｃｏｎｆｉｎｅｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｃａｓｅｏｆｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｔｈｅｔｈｉｒｄｐａｒｔｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｇｈ＿ｖｏｌｔａｇｅｐｕｌｓｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｂｙｐｏｗｅｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｉｒｃｕｉｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｂｕｃｋｃｏｎｖｅｒｔａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＢｙｍｅａｎｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＳｉｍｕｌｉｎｋｆｏｒｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｂｕｇｓｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔａｒｅｆｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｎｒｅｍｅｄｉｅｄ．ＩｎｔｈｅｌｌａＩｏｒｉｄｇｅｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｂｅｓｉｄｅｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ’ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐａｒａｓｉｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａＵｇｈｖｏｌｔａｇｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｓｕｃｈｉｎｖｅｒｔｅｒｓａｒｅｍａｄｅｉｎｄｅｔａｉｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｕｌｓｅＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＨａｌｆ＿＿ｂｒｉｄｇｅＩｎｖｅｒｔＲｏｇｏｗｓｋｉＷｉｎｄｉｎｇＢｕｃｋＣｏｎｖｅｒｔＨｉｇｌｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＩＩ华中科技大学硕士学位论文Ｉ绪论随着人类文明的发展，生产力的不断提高，矿物燃料的消耗逐年递增，导致了Ｓ０２和ＮＯｘ的大量排放，由于我国能源结构的特殊性，情况更加严重；同时它与工业和生活污水的排放一起破坏人类的生存环境，危害着人们的身体健康。
第19卷 第11期强激光与粒子束Vol.19,No.11 2007年11月HIGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Nov.,2007 文章编号: 100124322(2007)112192720410kV等离子体表面改性高压脉冲电源3巩春志, 田修波, 曹珍恩, 朱宗涛, 杨士勤(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001) 摘 要: 研制的10kV高压脉冲电源采用脉冲单元叠加技术,将12组相互独立的各脉冲单元模块串联起来,采用同步驱动技术,实现了10kV的高压脉冲输出。
可通过增减脉冲单元的数量,满足不同输出电压的需要,实现了模块化设计。
该电源的性能指标为:脉冲电压幅值0.1～10.0kV,脉冲频率0.2～2.0k Hz,脉冲占空比5%～30%,脉冲电流幅值20A,脉冲功率200kW。
试验结果表明:在等离子体负载条件下电源运行稳定、可靠。
关键词: 等离子体表面改性; 高压脉冲电源; 脉冲单元模块; 串联 中图分类号: 文献标识码: A 等离子体是人们获得有效的表面材料或材料表面经常采用的方法和手段。
高频高压脉冲电源在等离子体表面改性技术中起着相当重要的作用,脉冲电源的性能直接影响着成膜质量。
目前基于等离子体表面改性的各种复合表面处理技术的研究已取得了重大进展,且随着研究的不断深入,对脉冲电源的工作模式和可操作性提出越来越高的要求[123]。
人们已经尝试研制了多种模式的脉冲高压电源,由于使用的元器件、电路模式以及处理工艺的不同,所设计的脉冲电源也不尽相同[425]。
目前常用的几种脉冲获得模式包括真空电子开关管、脉冲形成线以及固态开关等。
由于固态开关具有优异的性能,如通过固态开关的串联或并联结构,可达到极高的输出电压(1～200kV)和电流(0.01～5.00kA),而且开关可控、脉宽可任意调节,并有着快速的故障保护功能,因而受到人们的青睐。
专利名称：高压等离子体电源专利类型：发明专利
发明人：戴斌,王贤斌,陶忠元申请号：CN201510510015.7申请日：20150819
公开号：CN105048858A
公开日：
20151111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高压等离子体电源，其特征在于,所述等离子电源包括整流电路、全桥电路、交流互感器、高压变压器、辅助电源、变频电路、采样电路、功率调节电路以及电流反馈控制电路，所述整流电路将输入交流电变为直流300V电压，通过全桥电路、交流互感器连接高压变压器，变压器输出的几十千伏高压电形成气体放电，放电气体的能量聚集形成等离子体。
所述交流互感器通过采样电路连接电流反馈控制电路，所述电流反馈控制电路通过变频电路连接全桥电路，所述功率调节电路连接电流反馈控制电路，所述辅助电源为反激式开关电源，为整机电路提供+12V直流工作电压。
整体结构如图1所示。
申请人：南京威登等离子科技设备有限公司
地址：210008 江苏省南京市秦淮区军农路14号
国籍：CN
代理机构：南京众联专利代理有限公司
代理人：杜静静
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等离子电池的制作工艺等离子电池是一种新型电池技术，采用等离子体作为电池的电解质，具有高能量密度、长循环寿命和高安全性的特点。
其制作工艺包括原材料准备、电解质制备、正负极制备和组装等几个主要步骤。
首先，等离子电池的制备需要准备一系列的原材料。
主要原材料包括正负极活性材料、导电剂、粘结剂和溶剂等。
正极的活性材料通常是锂氧化物或锂磷酸盐，而负极的活性材料则可以是碳材料或者是金属锂。
导电剂通常选择石墨或者碳纳米管等导电性能较好的材料，而粘结剂则用于固定活性材料和导电剂的位置。
溶剂则用于形成电解质溶液。
接下来，需要制备电解质。
电解质可以选择有机电解液或者无机固态电解质。
有机电解液通常使用碳酸酯类、酯类或者酮类溶剂，然后加入锂盐，例如氟代硼酸锂或者六氟磷酸锂等。
而无机固态电解质主要是利用陶瓷材料制备，例如氧化锂锡和氧化锂磷酸盐等。
正负极的制备是等离子电池制作的一个重要环节。
首先，需要将正负极的活性材料、导电剂和粘结剂混合均匀。
然后，通过涂覆、喷涂或者浸渍等方法将混合物涂敷到铜箔或者铝箔的基材上。
涂覆后，还需要进行干燥和压缩等处理，以使得正负极材料紧密粘结在基材上，并且形成均匀的电极片。
在组装过程中，需要将制备好的正负极片与隔膜一起一层一层叠放。
隔膜通常采用聚乙烯或者聚丙烯等材料，用于隔离正负极之间的直接接触。
隔膜的堆叠可以选择单层堆叠，也可以选择双层堆叠。
然后，通过热压或者真空封装等方法，将正负极和隔膜紧密地封装在一起。
最后，将封装好的电池组安装在金属壳体中，同时连接好正负极和外部回路。
综上所述，等离子电池的制作工艺包括原材料准备、电解质制备、正负极制备和组装等几个主要步骤。
通过科学合理的制作工艺，可以制备出高能量密度、长循环寿命和高安全性的等离子电池。
然而，需要注意的是，在工艺过程中需要严格控制各个参数，以保证制备出的电池具有良好的性能和稳定性。
高压脉冲等离子体催化还原no的研究高压脉冲等离子体（HPPI）已被证明是一种有效的技术，可以把有害的氮氧化物（NOx）转化成更环保的产物，如N2、H2O和O2。
近年来，在污染物的净化领域，HPPI技术在降低氮氧化物排放方面发挥了重要作用。
因此，HPPI技术作为一种可行的有机污染物处理方法，引起了科学界广泛关注。
NO是一种有害的氮氧化物，它可以来自交通、电厂、冶金厂等工业污染源，通过大气中的空气交换影响环境和健康。
一般来说，NO 的最大允许释放量为200/m3，而中国大部分地区的实际排放量都超过了该标准，其中大部分地区甚至高达1000/m3以上。
因此，解决NOx污染问题具有重要意义。
HPPI技术是一种有效的NOx处理技术，它可以轻松地把NOx转化为更安全的产物，如氮气、水和氧气。
它的原理是通过向等离子体内注入电流而产生高压，从而使NOx发生反应，将其分解为较安全的产物，如N2、H2O和O2。
同时，NOx能够在等离子体内发生微量反应，从而实现高效去除氮氧化物的目的。
HPPI脉冲等离子体技术的优点在于，它能够达到很高的处理效率，而无需使用任何化学剂。
另外，它能够有效抑制NOx的一氧化氮（NO）形式，有效地减少一氧化氮的排放，从而减少对环境和健康的危害。
更重要的是，HPPI技术可以有效地抑制NOx与活性炭之间的结合作用，从而抑制活性炭的污染物吸附能力减弱。
不过，HPPI技术也存在一定的局限性。
首先，它生成的N2不能用于生产，只能用作排放污染物的催化剂。
其次，HPPI技术在实现大规模应用时，存在大量的能量消耗和投入，因此，在推广HPPI技术时，需要加以考虑。
综上所述，HPPI技术可以有效地减少NOx污染。
有效抑制NOx，可以防止空气污染，保护我们的环境和健康。
但是，为了实现大规模应用，还需要进一步加强技术开发和应用，以有效降低技术成本，改善技术的可行性和可持续性，从而保护我们的环境和健康。
综上所述，高压脉冲等离子体技术作为一种有效解决NOx污染的环保技术，它在净化空气的过程中发挥着重要作用。
