PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统和方法，系统包括可编程电源、PDM高压电源、被测DBD阵列、电气参数检测模块、光纤光谱仪、和上位机。在检测时，通过上位机和可编程电源控制PDM高压电源的输出，对DBD阵列进行激励放电，同时对DBD的放电参数进行采集，上位机根据获取到的供电电压、积分电容电压和放电电流，计算DBD的供电能量。在计算时，针对采集到的放电参数，本发明专利技术借助李萨如图形，对DBD的供电能量、等效参数等放电参数进行分析计算，可准确的获得经过DBD反应器的能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统和方法
本专利技术涉及介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge:DBD)反应器供电能量检测计算
，特别是一种在功率密度调制(powerdensitymodulation:PDM)工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量检测系统和方法。
技术介绍
近几年来，大气压等离子体被广泛应用于环境修复，污染控制，生物医学，流动控制和材料处理等方面。DBD是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电，具有放电稳定和放电面积大等特点，是在常压下产生低温等离子体的有效方法之一，适合于大规模工业生产，具有广阔的应用前景。在实际应用中，DBD的供电电压、供电电流、供电能量等电学参量，是低温等离子体研究和应用中极其重要的参量，在放电过程中它们相互作用，共同影响多重微放电的产生、放电的效果和等离子体的特性。准确测量并计算介质阻挡放电系统的有效能量将成为提高介质阻挡放电性能的关键所在，对于提高介质阻挡放电在应用中的放电效率具有重要意义。由于DBD通过大量短暂的微放电来消耗能量，具有时空不确定性，故供电功率和能量很难测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：包括可编程电源、PDM高压电源、被测DBD阵列、电气参数检测模块、光纤光谱仪和上位机；可编程电源的输出端连接PDM高压电源的输入端，PDM高压电源的电压输出端连接DBD阵列的激励电压输入端；上位机与可编程电源之间连接通信，以通过可编程电源控制PDM高压电源的工作，进而使得DBD阵列在PDM高压电源的激励下放电；DBD阵列的放电回路包括一端连接地线的积分电容；电气参数检测模块包括供电电压检测单元、积分电压检测单元和放电电流检测单元；供电电压检测单元的电压输入端采集DBD阵列激励电压输入端的供电电压；积分电压检测单元的电压输...

【技术特征摘要】
1.PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：包括可编程电源、PDM高压电源、被测DBD阵列、电气参数检测模块、光纤光谱仪和上位机；可编程电源的输出端连接PDM高压电源的输入端，PDM高压电源的电压输出端连接DBD阵列的激励电压输入端；上位机与可编程电源之间连接通信，以通过可编程电源控制PDM高压电源的工作，进而使得DBD阵列在PDM高压电源的激励下放电；DBD阵列的放电回路包括一端连接地线的积分电容；电气参数检测模块包括供电电压检测单元、积分电压检测单元和放电电流检测单元；供电电压检测单元的电压输入端采集DBD阵列激励电压输入端的供电电压；积分电压检测单元的电压输入端采集所述积分电容上的积分电压；放电电流检测单元的电流输入端采集DBD阵列的放电电流；供电电压检测单元、积分电压检测单元和放电电流检测单元的输出端分别连接上位机；光纤光谱仪采集DBD阵列中放电区域中活性物种的发射光谱的相对强度，传输至上位机中；上位机根据获取到的供电电压、积分电容电压和放电电流，计算DBD的供电能量；上位机根据获取到的放电区域中活性物种发射光谱的相对强度，计算DBD的相对光量子产率能效比。2.根据权利要求1所述的PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：上位机利用李萨如图形算法进行DBD供电能量的计算；上位机根据DBD阵列在PDM高压电源激励下产生的微放电数据，进行李萨如图形重构：选择供电电压上升到零的两个相邻点之间的时间段作为一个供电周期；定义单个供电周期中产生微放电的时段有AB时段和CD时段，分别位于单个供电周期的负半周期和正半周期中，则对应的李萨如图形的四个顶点坐标分别为A(Ux1,Uy1)、B(Ux2,Uy2)、C(Ux3,Uy3)、D(Ux4,Uy4)，其中各顶点的横坐标和纵坐标分别为相应时间点上的积分电容电压Ux和供电电压Uy；计算结果包括：单个供电周期的能量为：即单个供电周期的能量表示为积分电容与该供电周期对应的李萨如图形面积的乘积；其中，Ed,i是第i个供电周期的供电能量，Td,i表示第i个供电周期的时间，下标d,i表示供电周期的次数，u(t)表示供电电压，i(t)表示放电电流，um(t)指积分电容上的累积电荷电压，Cm为积分电容的电容值，Sd,i表示第i个供电周期的李萨如图形面积；整个运行时间的DBD系统消耗总能量为：式中，Tm,j为PDM高压电源一个调功周期的时间；下标m,j表示功率密度调整的周期次数；Ton,j为一个调功周期内的DBD放电时间，由多个供电周期Td,j组成；占空比ndm,j表示一个调功周期内的供电周期个数，DBD放电区域的活性物种的相对光量子产率能效比Eer为：其中I为光纤光谱仪采集的DBD放电区域中活性物种发射光谱的相对强度；Em,j为一个调功周期的供电能量，即3.根据权利要求1所述的PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：所述可编程电源模块采用可编程AC/DC电源模块。4.根据权利要求1所述的PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：所述电气参数检测模块采用数字示波器，数字示波器包括至少3个检测通道，3个检测通道分别设置高压探头、电压探头和电流互感器，并分别用于检测DBD阵列的高压电源输入端电压、积分电容上的电压和放电回路的电流。5.根据权利要求1所述的PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统，其特征是：所述电流互感器采用罗氏线圈。6.基于权利要求1至5所述的PDM工作模式的高压电源激励DBD反应器供电能量的检测系统的供电能量检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秉岩，甘育麟，戚家程，李沁书，高香香，蒋永锋，殷澄，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32