[发明专利]一种介质阻挡放电负载的双极性脉冲驱动电路及设备

说明书

本发明公开一种介质阻挡放电负载的双极性脉冲驱动电路及设备。本发明公开的双极性脉冲电流源型驱动电路，由直流电压回路、电流脉冲生成及能量回馈回路、介质阻挡放电负载及负载能量回馈回路构成。本发明公开的拓扑不仅具有能量回馈、电路元件耐压低和电路损耗低的优点，还能根据负载参数对电路状态进行调节，确保介质阻挡放电负载工作在最优状态。

技术领域

本发明涉及电力电子的特种电源领域，特别涉及一种介质阻挡放电的双极性脉冲驱动电路及设备。

背景技术

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge)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，对外显容性。由于电压型逆变电源技术的成熟性，现阶段介质阻挡负载大都采用电压源供电。但在实际应用中发现，当电压型逆变电源应用于DBD负载时，DBD负载在放电瞬间会产生电流尖峰。该电流尖峰轻则造成电路保护动作，重则导致电路损坏，使整个系统崩溃。此外，近年来的研究表明，当DBD负载采用电流型逆变电源供电时，负载的效率总体优于电压型电源供电时的负载效率。但目前应用于介质阻挡负载的电流源型逆变电路存在元件承受耐压高、电路能量无法回馈等不足。为此，本发明提出一种适用于介质阻挡放电负载的双极性脉冲电流源电路拓扑。该电路拓扑不仅具有能量回馈、电路元件耐压低、和电路损耗低的优点，还能根据负载参数对电路状态进行调节，确保介质阻挡放电负载工作在最优状态。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题的基础上，公开一种双极性脉冲电流源电路。本发明公开的电路结构简单，具有能量回馈、电路元件耐压低和电路损耗低的优点。此外，该电路结构还能根据负载参数对电路状态进行调节，确保介质阻挡放电负载工作在最优状态。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种介质阻挡放电负载的双极性脉冲驱动电路及设备，其主要特征在于包括直流电压回路、电流脉冲生成及能量回馈回路、电容负载和负载能量回馈回路构成。

可选的，直流电压回路由直流电压源Vdc，由第一电感L1、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2构成，其中：直流电压源Vdc的正极与第一电感L1左端相连、第一电感L1右端与第一二极管D1阳极相连、第一二极管D1阴极与第一电容C1阳极相连、第一电容C1阴极与第二电容C2阳极相连、第二电容C2阴极与直流电压源Vdc负极相连；

可选的，电流脉冲生成及能量回馈回路由第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第八二极管D8、第九二极管D9、第一功率开关管V1、第二功率开关管V2、第三功率开关管V3、第四功率开关管V4、第一变压器T1和第二变压器T2构成；第二二极管D2阳极与第一电容Cl的阳极相连、第二二极管D2阴极与第一功率开关管V1的漏极相连、第一功率开关管V1的源极与第一变压器T1的原边同名端相连、第一变压器T1的原边非同名端与第三功率开关管V3的漏极相连、第三功率开关管V3的源极与第二电容的阴极相连、第五二极管D5的阳极与第一变压器T1的原边非同名端相连、第五二极管D5的阴极与第二二极管D2阳极相连，第三二极管D3的阳极与第一变压器T1副边的非同名端相连、第二二极管D2阴极与第二功率开关管V2的漏极相连、第二功率开关管V2的源极与第二变压器T2的原边同名端相连、第二变压器T2的原边非同名端与第四功率开关管V4的漏极相连、第四功率开关管V4的源极与第二电容C2的阴极相连、第八二极管D8的阳极与第二变压器T2的原边非同名端相连、第八二极管D8的阴极与第二二极管D2阳极相连、第九二极管D9的阳极与第四功率开关管V4的源极相连、第九二极管D9的阴极与第二变压器T2的原边同名端相连、第二变压器T2副边的同名端与第四二极管D4的阴极相连；

可选的，负载能量回馈回路包括第七二极管D7、第三电容C3、第四电容C4构成；第七二极管D7的阴极与第一电容的阴极相连、第七二极管D7的阳极与第三电容C3的阳极相连、第三电容C3的阴极与第四电容C4的阳极相连、第四电容C4的阴极与第二电容C2的阴极相连、第三电容C3的阳极与第三二极管D3的阴极相连第四电容C4的阴极与第四二极管D4的阳极相连；