[发明专利]高频高压低温等离子体发生系统

说明书

本发明涉及一种高频高压低温等离子体发生系统，系统包括控制电路、零电压软开关驱动电路及高频谐振升压电路，控制电路用于向零电压软开关驱动电路输送控制信号，零电压开关驱动电路接收控制信号并将控制信号逆变为交流信号并通过零电压软开关驱动电路进行第一次升压处理后发送第一升压信号至高频谐振升压电路，高频谐振升压电路接收第一升压信号并对第一升压信号作第二次升压处理。通过在系统中加入零电压软开关驱动电路及高频谐振升压电路，将控制信号变成第一升压信号，该第一升压信号经高频谐振升压电路升压后形成高压电场，最终在高压电场内稳定形成低温等离子体，达到高效率、低损耗且低温产生等离子体的效果。

技术领域

本发明涉及一种高频高压低温等离子体发生系统。

背景技术

作为物质的第四态，等离子体因其独特的离子效应、优良的导电性、显著的集体运动行为等特点，已经在能源、信息、材料、化工、医疗、空间物理等领域得到了广泛的重视和应用。在等离子体应用和推广的同时，各领域也对等离子体发生器的设计提出了更多的要求。为满足现代化工业的各种需求，新型高效的等离子体发生器的设计研究就显得愈发重要。

等离子体是由大量相互作用的但仍处于非束缚状态下的带电粒子组成的宏观体系。从19世纪初发现、探寻气体放电现象开始,人类逐步认识、掌握了等离子体技术；特别是上世纪50年代后,等离子体技术在气体放电理论与实验不断进步的基础上得到了蓬勃的发展。现在，低温等离子体物理与应用已是一个具有全球影响力的重要的科学与工程，对高科技经济的发展及传统工业的改造均有重大影响。

现阶段，等离子体发生方法主要有三种。第一种，以高频高压电流击穿氩气从而产生等离子体的方式，采用易于利用产生等离子体的同轴式方法，同时使用耐热程度高的石英玻璃管以达到设计要求。这种方式产生的等离子体均匀稳定，易于利用，但有电源效率不高、不易观察放电等缺陷。第二种，等离子体产生方式同样以氩气体为介质，但是采用了大气压放电形式并使用螺纹型内电极结构来产生较大体积的等离子体。这种方案虽然操作灵活，成本较低，但能源效率低且不利于观察。第三种采用了工频整流滤波、直流斩波、高频逆变、高频升压等技术。这种方案虽然实现了过载保护，频率调节，过温保护等功能，但仍未解决电源使用效率低，热损耗高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述问题且电源效率高、开关管损耗低、结构简单、操作方便的高频高压低温等离子体发生系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高频高压低温等离子体发生系统，所述系统包括控制电路、零电压软开关驱动电路及高频谐振升压电路，所述控制电路用于向所述零电压软开关驱动电路输送控制信号，所述零电压开关驱动电路接收所述控制信号并将所述控制信号逆变为交流信号并通过所述零电压软开关驱动电路进行第一次升压处理后以得到第一升压信号，并发送所述第一升压信号至所述高频谐振升压电路，所述高频谐振升压电路接收所述第一升压信号并对所述第一升压信号作第二次升压处理。

进一步地，所述零电压软开关驱动电路包括用以将所述控制信号逆变为交流信号的逆变模块及将所述交流输出信号进行第一次升压的升压模块。

进一步地，所述高频谐振升压电路包括初级回路与次级回路，所处初级回路包括依次连接的主电容组、谐振通断器及初级电感，所述次级回路包括次级电感及与所述次级电感连接的放电尖端，所述主电容组接入所述零电压软开关驱动电路，所述零电压软开关驱动电路向所述主电容组发送所述第一升压信号，所述第一升压信号自所述主电容组输入，并经过所述谐振通断器、初级电感和次级电感后在所述放电尖端实现放大以形成高压电场。

进一步地，所述主电容组包括若干个串联而成的高压电容。

进一步地，所述系统还包括与所述控制电路及所述零电压软开关驱动电路连接的光耦隔离驱动电路，所述光耦隔离驱动电路用以减小所述高频高压低温等离子体发生系统中的强压干扰。

进一步地，所述光耦隔离驱动电路包括用以隔离强压的HCPL2530芯片。