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      在介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體電源領(lǐng)域，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的日益多樣化和對(duì)電源性能要求的不斷提高，開(kāi)發(fā)具備靈活工作模式且能高效穩(wěn)定運(yùn)行的電源成為關(guān)鍵。移相脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)憑借其獨(dú)特的控制特性，為 DBD 等離子體電源實(shí)現(xiàn)多模式切換提供了有效的解決方案。這一技術(shù)不僅有助于提升電源在不同工況下的適應(yīng)性，還能顯著優(yōu)化放電效果，拓展 DBD 技術(shù)在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用邊界。?

一、移相 PWM 技術(shù)原理?

（1）基本工作機(jī)制?

移相 PWM 技術(shù)基于全橋逆變電路結(jié)構(gòu)展開(kāi)工作。在全橋電路中，四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管被分為兩組，分別為對(duì)角線上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管組成一組。通過(guò)控制兩組開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的相位差，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。具體而言，當(dāng)一組開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，另一組開(kāi)關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，隨著兩組驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位差的變化，輸出電壓的脈沖寬度也相應(yīng)改變，從而實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制。這種調(diào)制方式使得電源能夠靈活地調(diào)整輸出功率，以適應(yīng)不同的負(fù)載需求。?

（2）與 DBD 等離子體電源的適配性?

對(duì)于 DBD 等離子體電源，其負(fù)載特性較為復(fù)雜，在放電過(guò)程中呈現(xiàn)出電容性與非線性特征。移相 PWM 技術(shù)能夠通過(guò)精確控制輸出電壓的脈沖寬度和相位，有效應(yīng)對(duì)這種復(fù)雜負(fù)載。通過(guò)調(diào)節(jié)相位差，可改變電源輸出電壓的有效值，進(jìn)而控制 DBD 放電過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度和功率注入。例如，在放電起始階段，可通過(guò)適當(dāng)增大相位差，提高輸出電壓，促進(jìn)等離子體的快速產(chǎn)生；而在放電穩(wěn)定階段，則可微調(diào)相位差，維持穩(wěn)定的放電功率。?

二、DBD 等離子體電源多模式切換策略?

（1）模式劃分依據(jù)?

根據(jù) DBD 在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的需求，將電源工作模式劃分為多種類型。常見(jiàn)的劃分依據(jù)包括放電功率需求、氣體種類及流量、處理材料特性等。例如，在工業(yè)廢氣處理中，針對(duì)不同濃度和成分的廢氣，需要電源提供不同功率等級(jí)的放電，以實(shí)現(xiàn)高效的污染物分解；在材料表面處理時(shí)，根據(jù)材料的種類和所需改性程度，電源需調(diào)整放電模式，以精準(zhǔn)控制等離子體與材料表面的相互作用。?

基于移相 PWM 的模式切換實(shí)現(xiàn)?

1. 功率調(diào)節(jié)模式切換：通過(guò)改變移相 PWM 的相位差，電源可在不同功率模式間切換。當(dāng)需要低功率放電時(shí)，減小兩組開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差，使輸出電壓脈沖寬度變窄，電源輸出功率降低；若要增大放電功率，則增大相位差，拓寬輸出電壓脈沖寬度，提高功率輸出。例如，在納米材料制備過(guò)程中，初期成核階段可能需要較低功率以保證顆粒的均勻性，此時(shí)電源切換至低功率模式；而在后續(xù)生長(zhǎng)階段，為加速顆粒生長(zhǎng)，可切換至高功率模式。?

2. 氣體環(huán)境適配模式切換：不同氣體的電離特性和放電要求各異。對(duì)于易電離的氣體，可采用較為寬松的放電模式，通過(guò)移相 PWM 技術(shù)適當(dāng)降低輸出電壓的幅值和脈沖頻率；對(duì)于難電離氣體，則需增強(qiáng)放電強(qiáng)度，增大輸出電壓幅值并提高脈沖頻率，這都可通過(guò)靈活調(diào)整移相 PWM 的控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模式切換。如在臭氧產(chǎn)生中，氧氣作為放電氣體，與在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行材料處理時(shí)，電源需切換至不同的氣體適配模式。?

3. 材料處理模式切換：針對(duì)不同材料的處理需求，電源可切換至相應(yīng)的模式。在處理高分子材料時(shí)，為避免過(guò)度刻蝕，電源采用溫和的放電模式，通過(guò)移相 PWM 精確控制放電能量；而在金屬材料表面改性時(shí)，可能需要更高的能量注入，此時(shí)切換至高能量放電模式，改變移相 PWM 的相位差和脈沖參數(shù)，以滿足材料處理的特殊要求。?

三、多模式切換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)?

（1）提升電源適應(yīng)性?

移相 PWM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多模式切換使 DBD 等離子體電源能夠適應(yīng)極為復(fù)雜多變的工作環(huán)境。無(wú)論是不同工業(yè)領(lǐng)域的多樣工藝需求，還是實(shí)驗(yàn)室研究中的靈活實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置，電源都能迅速切換至合適模式，確保 DBD 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，極大地拓展了電源的應(yīng)用范圍。?

（2）優(yōu)化放電效果與處理質(zhì)量?

通過(guò)精準(zhǔn)的模式切換，電源能夠?yàn)椴煌瑧?yīng)用提供最適宜的放電條件。在廢氣處理中，可根據(jù)廢氣成分和濃度實(shí)時(shí)調(diào)整放電模式，提高污染物去除率；在材料處理中，能針對(duì)材料特性優(yōu)化放電，提升材料表面改性效果，如改善材料的親水性、粘附性等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。?

（3）提高能源利用效率?

多模式切換技術(shù)避免了電源在不匹配模式下的能量浪費(fèi)。根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整工作模式，使電源在各種工況下都能以較高的效率運(yùn)行。例如，在低功率需求時(shí)采用節(jié)能模式，減少不必要的能量消耗，在高功率需求時(shí)高效輸出能量，整體上提升了能源利用效率，降低了運(yùn)行成本。?

四、實(shí)際應(yīng)用案例?

（1）工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用?

在某大型工業(yè)廢水處理廠，采用基于移相 PWM 多模式切換技術(shù)的 DBD 等離子體電源處理含多種有機(jī)污染物的廢水。根據(jù)廢水水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，電源在不同時(shí)段切換不同模式。當(dāng)廢水中有機(jī)污染物濃度較高時(shí)，切換至高功率、高頻率放電模式，增強(qiáng)等離子體對(duì)污染物的降解能力；隨著處理過(guò)程的推進(jìn)，污染物濃度降低，電源自動(dòng)切換至低功率、低頻率的維持模式，持續(xù)凈化廢水的同時(shí)降低能耗。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該電源系統(tǒng)使廢水處理效率提高了 30%，能耗降低了 20%。?

（2）生物醫(yī)學(xué)材料表面改性中的應(yīng)用?

在生物醫(yī)學(xué)材料表面改性研究中，使用基于移相 PWM 的 DBD 等離子體電源對(duì)人工心臟瓣膜材料進(jìn)行處理。根據(jù)材料表面需要引入的官能團(tuán)和期望的微觀結(jié)構(gòu)變化，電源在不同處理階段切換模式。在初始的表面活化階段，采用高能量、短脈沖的放電模式，快速打開(kāi)材料表面化學(xué)鍵；隨后在官能團(tuán)接枝階段，切換至低能量、長(zhǎng)脈沖模式，精確控制官能團(tuán)的附著。經(jīng)該電源處理后的人工心臟瓣膜材料，細(xì)胞相容性顯著提高，細(xì)胞粘附和增殖效果良好，為生物醫(yī)學(xué)材料的臨床應(yīng)用提供了有力支持。?

五、結(jié)論?

      基于移相 PWM 的 DBD 等離子體電源多模式切換技術(shù)，為 DBD 等離子體電源的發(fā)展注入了新的活力。通過(guò)巧妙利用移相 PWM 技術(shù)的特性，實(shí)現(xiàn)了電源在多種工作模式間的靈活切換，顯著提升了電源的適應(yīng)性、放電效果和能源利用效率。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)已在工業(yè)廢水處理、生物醫(yī)學(xué)材料表面改性等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的性能和巨大的潛力。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用研究的深入，這一技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng) DBD 等離子體技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，為解決更多實(shí)際問(wèn)題提供高效的解決方案。?

產(chǎn)品展示

      SSC-DBD3050介質(zhì)阻擋放電等離子體電源，使用了公司獨(dú)有的智能控制技術(shù)生產(chǎn)，具有負(fù)載匹配范圍寬，體積小，重量輕，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易但功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠，等優(yōu)點(diǎn)。電路采用模塊化設(shè)計(jì)，調(diào)試維修方便。本電源獨(dú)有的完善保護(hù)，使電源能夠工作于各種復(fù)雜的環(huán)境，中英文提示功能，使問(wèn)題清晰準(zhǔn)確。