本文選題：電壓源 + 諧振變換器��； 參考：《浙江大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科學技術(shù)的進步,學科之間的交叉融合已經(jīng)成為解決當今社會各類問題的重要途徑。等離子體表面改性技術(shù)是電力電子技術(shù)、等離子體科學和材料科學三個學科的結(jié)合,用于改善各類材料表面性能。介質(zhì)阻擋放電(DBD)是等離子體表面改性技術(shù)中常用放電形式,在大氣壓下可以產(chǎn)生低溫等離子體,因此在工業(yè)中廣泛應用。電壓源諧振變換器是工業(yè)中最常見的介質(zhì)阻擋放電電源,其功率、頻率和處理時間等參數(shù)是影響材料表面改性效果的重要因素,已經(jīng)被大量研究。除此之外,電流波形與材料表面處理效果有何關(guān)系卻尚未被提及。因此本文對應用于DBD聚合物表面改性的諧振變換器電流波形進行了研究。研究諧振變換器電流波形在聚合物表面改性中的效果,必須保證電流波形可以調(diào)節(jié),同時負載功率、頻率保持不變,即頻率一定時,電流波形與功率解耦。因此本文首先對工作在連續(xù)電流模式和斷續(xù)電流模式的電壓源諧振變換器進行了時域解析,根據(jù)相應系統(tǒng)參數(shù)設計了兩臺樣機,通過仿真和實驗分析并驗證了電流波形的調(diào)節(jié)方法及其與功率的耦合特性。結(jié)果表明,調(diào)節(jié)諧振電感可以改變電流波形,但是連續(xù)電流模式下,電流波形參數(shù)(放電脈寬和放電峰值電流)與DBD負載功率耦合,無法獨立調(diào)節(jié),而斷續(xù)電流模式下電流波形參數(shù)可以自由調(diào)節(jié),與負載功率解耦。所以斷續(xù)電流模式電壓源諧振變換器可用來研究電流波形對聚合物表面改性效果的影響。接著以雙軸向聚丙烯、流延聚丙烯和聚酯三種聚合物材料為例,研究了相同功率和頻率條件下,電流波形變化對材料表面改性效果的影響。在此基礎上以雙軸向聚丙烯為例,進一步研究了相同頻率和表面處理效果條件下,諧振電感與DBD負載功率的關(guān)系。結(jié)果表明,與連續(xù)電流模式相比,斷續(xù)電流模式下諧振電感越小,電流波形的放電脈寬越小,放電峰值電流越大,材料接觸角越小,表面改性效果越好。同時斷續(xù)電流模式下諧振電感越小,達到相同表面處理效果所需的負載功率越小,從而實現(xiàn)了節(jié)能的目的。說明改變電流波形,使其放電脈寬較小,放電峰值電流較大,可以獲得較好的表面改性效果和節(jié)能效果。最后綜合上述實驗結(jié)論,得到了工程實際中針對不同應用場合電壓源諧振變換器工作模式和諧振電感選擇的優(yōu)化思路。
[Abstract]:With the progress of science and technology, the intersection of disciplines has become an important way to solve all kinds of social problems. Plasma surface modification technology is a combination of power electronics technology, plasma science and material science, which is used to improve the surface properties of various materials. Dielectric barrier discharge (DBD) is a common discharge form in plasma surface modification technology. It can produce low temperature plasma at atmospheric pressure, so it is widely used in industry. Voltage source resonant converter is the most common dielectric barrier discharge power supply in industry. The parameters such as power, frequency and processing time are important factors that affect the surface modification of materials. In addition, the relationship between the current waveform and the surface treatment effect has not been mentioned. Therefore, the current waveform of the resonant converter applied to the surface modification of DBD polymer is studied in this paper. In order to study the effect of resonant converter current waveform in polymer surface modification, it is necessary to ensure that the current waveform can be adjusted, while the load power and frequency remain unchanged, that is, when the frequency is fixed, the current waveform and power are decoupled. Therefore, in this paper, the voltage source resonant converter operating in the continuous current mode and the intermittent current mode is analyzed in time domain, and two prototypes are designed according to the corresponding system parameters. The method of adjusting current waveform and its coupling with power are analyzed and verified by simulation and experiment. The results show that the current waveform can be changed by adjusting the resonant inductance, but in the continuous current mode, the parameters of the current waveform (discharge pulse width and discharge peak current) are coupled with the load power of the DBD and can not be adjusted independently. The current waveform parameters can be adjusted freely and decoupled from the load power in intermittent current mode. Therefore, intermittent current-mode voltage source resonant converter can be used to study the effect of current waveform on polymer surface modification. Then taking three kinds of polymer materials of biaxial polypropylene, casting polypropylene and polyester as examples, the influence of the change of current waveform on the surface modification effect of the material was studied under the same power and frequency conditions. Taking biaxial polypropylene as an example, the relationship between the resonant inductance and the load power of DBD is further studied under the same frequency and surface treatment effect. The results show that compared with the continuous current mode, the smaller the resonant inductance, the smaller the discharge pulse width of the current waveform, the greater the discharge peak current, the smaller the contact angle of the material, and the better the surface modification effect is. At the same time, the smaller the resonant inductance in intermittent current mode, the smaller the load power needed to achieve the same surface treatment effect, thus achieving the purpose of energy saving. By changing the current waveform, the discharge pulse width is smaller and the peak discharge current is larger, which can obtain better surface modification effect and energy saving effect. Finally, by synthesizing the above experimental results, the optimal thinking of the operation mode and resonant inductance selection of the voltage source resonant converter for different applications in engineering practice is obtained.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM46

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本文編號：1782551