[发明专利]一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置

摘要

一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置，属于气体放电与应用技术领域。本发明的技术特征是在大气压平板式介质阻挡放电反应器上安装小型高频高压变压器，其高压输出端经由快速熔断器与大气压平板式介质阻挡放电反应器相连，组成大气压非平衡等离子体发生单元模块，根据需要将十至数百个大气压平板式介质阻挡放电非平衡等离子体发生单元模块并联组装，构成分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列，该阵列由一台低压高频逆变电源提供激励能量，再利用小型高频高压变压器将激励能量分配到各个独立的大气压平板式介质阻挡放电反应器。本发明的效果和益处是可以提高大气压非平衡等离子体发生阵列的固有谐振频率，优化非平衡等离子体发生单元的放电性能。

主权项

一种分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置，其特征在于：分区激励式大气压非平衡等离子体发生装置包括分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列和低压高频逆变电源两部分；分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列由大气压非平衡等离子体发生单元模块、接触器、高频功率传输线组成；大气压非平衡等离子体发生单元模块包括：大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)、小型高频高压变压器(4)、快速熔断器(5)、放电电流传感器(6)、高压绝缘端子(17)、冷却水入口(18)、冷却水出口(19)、原料气体入口(20)和反应气体出口(21)，大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)上安装有小型高频高压变压器(4)，其高压输出端经由快速熔断器(5)和高压绝缘端子(17)与大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)的高压电极(13)连接；其低压输出端经由放电电流传感器(6)接地；大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)具有双电离腔结构，且每个电离腔仅有一个平板电极表面覆盖厚度为0.47～0.64mm、纯度为96％～99％的α AL2O3电介质层，平板电极的有效放电面积不小于300cm2，放电间隙宽度在0.25～0.64mm，工作气压为90～110kPa；多个大气压平板式介质阻挡放电非平衡等离子体发生单元模块并联组装成阵列，其中大气压非平衡等离子体发生单元模块的冷却水入口(18)、冷却水出口(19)、原料气体入口(20)、反应气体出口(21)之间均采用并联连接，大气压非平衡等离子体发生单元模块的小型高频高压变压器(4)的输入端通过接触器并联连接到高频功率传输线上，构成分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列；分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列由低压高频逆变电源(2)提供激励能量，再利用安装在大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)上的小型高频高压变压器将激励能量分配到各个独立的大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)中，实现对大气压非平衡等离子体发生阵列的分区式激励；其中，低压高频逆变电源(2)采用全桥逆变技术，使用的功率变换原件为IGBT或大功率MOSFET管，输出频率为5～50kHz，最高输出电压为250～450V；小型高频高压变压器(4)的磁芯选用饱和磁通密度大于0.4T的U型铁氧体磁芯，在二次绕组低压侧按匝数5％留有一个抽头，小型高频高压变压器(4)的工作频率为5～50kHz，输出电压为5～10kV；分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列(1)的固有谐振频率为： f 0 = 1 2 π L s C 式中，f0为分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列(1)的固有谐振频率，C为单个大气压平板式介质阻挡放电反应器(3)的等效电容，Ls为单个小型高频高压变压器(4)的漏感；大气压非平衡等离子体发生装置选定的实际工作频率要小于分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列(1)的固有谐振频率。