本发明专利技术公开一种常压低温等离子体电源的控制方法及电源装置，其采用工频交流输入(AC)→低压整流滤波(DC)→Buck变换器脉宽调制调压(DC)→H桥高频逆变(AC)→高频隔离变压器升压(AC)输出的技术路线；其中Buck变换器通过其输出电压的负反馈信号U去控制脉宽调制的占空比，进行自动稳压；H桥高频逆变步骤中的H桥逆变器通过其输入电流的负反馈信号I去控制本脉冲的电流峰值。本发明专利技术能够根据工艺要求灵活调节放电电场峰值、放电电流的峰值及放电频率，在常压下产生稳定、均匀和柔和的低温等离子体对织物表面进行处理，同时快速抑制细丝放电的形成，避免被处理织物意外穿孔和损伤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电源电路领域，具体涉及用于织物表面处理的一种常压低温等离子体电源的控制方法及电源装置。
技术介绍
低温等离子体中，电子温度高达104-10苄，而气体温度接近于常温，等离子体处于热的不平衡状态。在纺织行业中，应用低温等离子体技术对天然和化学纤维织物表面进行改性处理，即利用低温等离子体的高能活性粒子与纤维表面作用，使纤维织物表面发生刻蚀、交联、聚合和接枝聚合等化学作用改性及抗静电、阻燃、防皱、拒水拒油、卫生整理等物理作用改性。该处理工艺不用任何中间介质，激发了气体材料与纤维材料直接作用，改性过程简便迅速，对环保、节水、节能、耐久性均有较好效果等优点。采用等离子体技术对纤维材料表面改性处理是一种复杂的工艺过程，被处理织物的表面改性一般由以下条件控制(1)气体的种类；( 等离子体发生方式；C3)放电条件；装置的结构；(5)真空度、气体流速、停留时间。其中等离子体发生方式及放电条件由等离子体电源的控制方法决定，等离子体电源的控制方法应包括电压幅值、电流幅值和放电频率等三参量的控制。低温等离子体对织物表面处理过程，要求产生稳定、均勻和柔和的低温等离子体。 等离子体电源负载却呈非线性和时变性，放电形式极易受工况影响而过渡到细丝放电，导致被处理织物穿孔或损伤。因此要求等离子体电源的控制系统具备快速抑制细丝放电的功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种常压低温等离子体电源的控制方法及其电源装置，本专利技术能够根据工艺要求灵活调节放电电场峰值、放电电流的峰值及放电频率， 在常压下产生稳定、均勻和柔和的低温等离子体对织物表面进行处理，同时快速抑制细丝放电的形成，避免被处理织物意外穿孔和损伤。为解决上述问题，本专利技术是通过以下方案实现的一种常压低温等离子体电源装置，主要由整流滤波单元、Buck变换器、Buck变换器控制单元、H桥逆变器、霍尔电压互感器、霍尔电流互感器、H桥逆变器控制单元、高频升压变压器和计算机控制单元组成。市电输入整流滤波单元中整流桥的交流输入侧；整流滤波单元输出的平直的不可控直流电送入Buck变换器的输入端；Buck变换器输出的平直的可控直流电送入H桥逆变器的直流输入端；H桥逆变器交流输出端接至高频升压变压器的一次侧绕组；高频升压变压器的二次侧绕组接至常压低温等离子体织物表面处理装置的放电电极；霍尔电压互感器的输入端并接在Buck变换器的输出端，霍尔电压互感器的输出端接入Buck变换器控制单元；霍尔电流互感器的输入端串接在H桥逆变器的直流输入正端， 霍尔电流互感器的输出端接入H桥逆变器控制单元；计算机控制单元分别连接Buck变换器控制单元和H桥逆变器控制单元。上述电源装置还包括有一辅助电源单元，该辅助电源单元的输入端与市电相接， 辅助电源单元的输出端与Buck变换器控制单元、H桥逆变器控制单元和计算机控制单元相接。上述电源装置还包括一隔直电容，H桥逆变器交流输出端经过该隔直电容后接至高频升压变压器的一次侧绕组。上述方案中，所述Buck变换器包括开关功率管、续流二极管、滤波电抗器和滤波电容器；开关功率管的集电极与整流滤波单元的输出正极相接，开关功率管的发射极、续流二极管的阴极和滤波电抗器的输入端接在一起，开关功率管的控制极与Buck变换器控制单元的输出端相接；滤波电抗器的输出端与滤波电容器的正极相接作为Buck变换器输出正端；续流二极管的阳极与滤波电容器的负极相接再接至整流滤波单元的输出负极并作为 Buck变换器输出负端。 上述方案中，所述Buck变换器控制单元包括直流脉宽调制驱动电路和比例-积分调节器；Buck变换器控制单元接收计算机控制单元输出的电压给定信号，同时接收霍尔电压互感器输出的Buck变换器输出电压检测信号，此两信号经比较运算后得到偏差信号送入比例-积分调节器的输入端，偏差信号经比例-积分调节器的比例-积分运算后得到直流脉宽调制的占空比控制信号，直流脉宽调制的占空比控制信号送入直流脉宽调制驱动电路，产生直流脉宽调制驱动信号并经隔离放大后接至Buck变换器开关功率管控制极和发射极上；霍尔电压互感器输出信号送入Buck变换器控制单元后分两路，即还有一路送入计算机控制单元的输入端。上述方案中，所述H桥逆变器包括对称的左桥臂电路和右桥臂电路，其中每个桥臂电路各包括两个开关功率管、两个续流二极管和一个缓冲电路；每个开关功率管与一个续流二极管反并联，上桥臂开关功率管与下桥臂开关功率管串联后与桥臂缓冲电路并联地接至Buck变换器的输出端；H桥逆变桥的输出端接至高频升压变压器的一次侧绕组。上述方案中，所述H桥逆变器控制单元包括二分频逻辑电路、电压比较器、第一与门逻辑电路、第二与门逻辑电路和隔离放大电路；计算机控制单元输出的频率可调的时钟信号接入二分频逻辑电路的输入端；二分频逻辑电路输出两路相位相反的方波脉冲信号， 其中正相信号经隔离放大电路后去驱动H桥逆变器的左上桥臂开关功率管，反相信号经隔离放大电路后去驱动H桥逆变器的右上桥臂开关功率管；计算机控制单元输出的峰值电流给定信号接入电压比较器的正输入端；霍尔电流互感器的输出信号接入H桥逆变器控制单元后分两路，一路接至电压比较器的负输入端，另一路输出到计算机控制单元的输入端；第一与门逻辑电路的两路输入端分别与二分频逻辑电路正相信号输出端和电压比较器的输出端连接，第一与门逻辑电路输出信号隔离放大电路后去驱动H桥逆变器的右下桥臂开关功率管；第二与门逻辑电路的两路输入端分别与二分频逻辑电路反相信号输出端和电压比较器的输出端连接，第二与门逻辑电路输出信号隔离放大电路后去驱动H桥逆变器的左下桥臂开关功率管。一种常压低温等离子体电源的控制方法，其步骤具体为输入的市电依次经过低压整流滤波、Buck变换器脉宽调制调压、H桥高频逆变以及高频变压器升压后输出至常压低温等离子体织物表面处理装置的放电电极。其中Buck变换器通过其输出电压的负反馈信号去控制脉宽调制的占空比来进行自动稳压，以实现低压整流滤波到Buck变换器脉宽调制调压变换的稳定调节、并为H桥高频逆变器提供可调、稳定、且平直的直流输入电源， 最终实现等离子体放电电场峰值的控制；H桥高频逆变步骤利用高频变压器属感性负载， 在方波电压作用下电流波为斜波性质，通过H桥高频逆变器输入电流的负反馈信号去控制本脉冲的电流峰值，进而实现等离子体电流峰值的控制。上述用于控制Buck变换器输出电压控制的信号还包括电压设定信号，电压设定信号和Buck变换器输出电压负反馈信号的偏差信号进行比例-积分运算输出信号去调节 Buck变换器的开关功率管的通断占空比，最终实现Buck变换器输出电压的稳定调节。上述控制方法还包括通过改变H桥高频逆变步骤的逆变频率来实现等离子体放电频率的控制的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点(1)采用等离子体放电峰值电场、放电峰值电流及放电频率三自由度参数协调控制技术，实现稳定、均勻和柔和的低温等离子体放电，满足不同织物表面处理工艺要求；(2) H桥逆变器采用峰值电流控制模式，在本脉冲内实现最大电流的控制，具备快速抑制细丝放电能量功能，避免引起被处理织物穿孔和损伤，同时具备H桥逆变器开关功率管快速限流保护功能，提高控制系统可靠性；(3)采用计算机控制技术，便于工艺参数的灵活调整、成熟工艺数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韦寿祺，杨建湘，王斌，李震，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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