CN101227789B - 电容器阻挡放电电路 - Google Patents
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Abstract
电容器阻挡放电电路，属于非平衡等离子体放电电路，解决现有的电介质阻挡放电装置受电介质影响大，放电电流小，电流脉宽窄，电子密度低等缺陷。本发明包括依次串联的高电压发生器，放电电极对，在放电主回路中串联有一个电容器；所述电容器可为固定电容器、可变电容器、微调电容器，还可以是受电路控制的可变电容器。本发明可实现简单易行，灵活多变的放电模式，使放电电流大幅增大，放电电流脉宽加长，放电更加均匀，且使对高电压发生器的要求降低，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于非平衡等离子体放电电路，具体涉及一种电容器阻挡放电电路。
背景技术
现有电介质阻挡放电的典型装置是如图1(a)～图1(d)所示的系列装置。这些装置都具有：高电压发生器1，用于放电产生等离子体的放电电极对2，位于放电电极对之间的电介质3以及导线，接地装置。电介质3可以覆盖在电极上或者悬挂在放电空间。图1(a)中，电介质位于上极板；图1(b)中，电介质位于上下极板；图1(c)中，电介质位于上下极板之间；图1(d)中，放电电极对为球形极板。
当放电电极对2上加载足够的交流电压时，电极间的气体被击穿形成介质阻挡放电。介质的存在避免了电极之间的电弧击穿放电的形成，从而可以在放电间隙中产生非平衡等离子体。常用的气压范围为104-106Pa，频率范围为50Hz-13.6MHz，气体间隙从几微米到几厘米变化时，相应的放电电压也在几百伏到几万伏变化。
改进的放电装置如图2所示的水电极，见申请号200610048262.0、名称为《水电极介质阻挡放电装置》的发明专利申请，图中：电介质容器端面4，电介质容器柱面5，注水孔6，电极引线7，水8，放电等离子体腔9，腔体10。还有多针-平板电极等装置，这些装置均只是对电极或者介质的形状材料厚度等方面进行了改进，但依然由电介质阻挡放电。
电介质阻挡放电在多个领域有着广泛的应用。但是现有的介质阻挡放电装置中电介质基本上都处于放电电极之间或与放电电极有直接的联系，限制了装置的灵活性，不能良好地适应不同场合的需要，改变一种使用环境就得改变电介质的材料，厚度，位置，或者需要调节电压的幅值，而且放电电流幅值小，电流脉宽窄，电子密度低等缺点。
发明内容：
本发明提供一种电容器阻挡放电电路，解决现有的电介质阻挡放电装置受电介质影响大，放电电流小，电流脉宽窄，电子密度低等缺点。
本发明的一种电容器阻挡放电电路，包括依次串联的高电压发生器和放电电极对，其特征在于：
在放电主回路中串连有一个电容器。
所述的电容器阻挡放电电路，其特征在于：所述放电电极对电极板内表层镀有一层电介质膜。
所述的电容器阻挡放电电路，其特征在于：所述电容器为固定电容器、可变电容器、微调电容器，或者受电路控制的可变电容器。
所述的电容器阻挡放电电路，其特征在于：所述固定电容器电容值的可选范围为1pF～10μF；所述可变电容器电容量在1pF～10μF范围内调节；所述微调电容器电容量在1pF～1nF范围内调节；所述受电路控制的可变电容器电容量在1pF～10μF范围内调节。
所述的电容器阻挡放电电路，其特征在于：所述受电路控制的可变电容器，其控制电路包括电压检测装置、比例放大器、第一微分电路、第二微分电路、比较器和控制装置，电压检测装置实时检测检测电容器两端的电压U(t)，测得电压量送至比例放大器，得到电容器两极板上的电荷Q(t)，送至第一微分电路，得到电路中的电流i(t)，将此电流送至第二微分电路，得到电流i(t)导数，送至比较器与零比较，若电流i(t)导数大于零，则比较器无输出，控制装置不动作；只要电流i(t)导数一达到零，则控制装置动作，改变电容器的电容量。当电容器的电容量增加到最大值，或者电流i(t)导数开始小于零之后，电容器的电容量在下个放电脉冲之前回到其初始值。
本发明采用一个电容器置于回路中充当普通装置中电介质的角色，当调节电压发生器至一定范围电压时，会在放电电极对之间产生等离子体，所述电容器可为适用于某特定场合的固定电容器、可以大范围调节电容的可变电容器或者电容量可调节的微调电容器，还可以是受电路控制的可变电容器。可实现简单易行，灵活多变的放电模式，适用于多种场合。同时，通过对电容容量的调节可使放电电流增大，电流脉宽加长，且使对高电压发生器的要求降低，从而改善放电质量，降低了成本。
附图说明：
图1(a)现有的电介质阻挡放电装置示意图，介质位于上极板；
图1(b)现有的电介质阻挡放电装置示意图，介质位于上下极板；
图1(c)现有的电介质阻挡放电装置示意图，介质位于上下极板之间；
图1(d)现有的电介质阻挡放电装置示意图，球形极板；
图2现有水电极介质阻挡放电装置示意图；
图3为本发明结构示意图；
图4为受电路控制电容器示例回路示意图。
具体实施方案：
图3为本发明结构示意图；图中：高电压发生器1，放电电极对2，电容器11。
高电压发生器1可以提供脉冲直流或者交流电压，施加交流电压幅值220伏～60千伏，频率50赫兹～13.6兆赫兹；或者施加脉冲直流电压幅值220伏～50千伏，频率大于或等于50赫兹～100兆赫兹，脉宽大于或等于1纳秒。
放电电极对2连于高电压发生器1的两极，在电极内表面可以镀上薄薄的一层膜，使得间隙内的放电更加均匀。
电容器11与主放电电极串连于回路中。
实施例1：
电路中采用固定电容器，电容值为20pf。
实施例2：
电路中采用可变电容器，此可变电容器为四联可变电容器，电容值为1pF～10μF。
实施例3：
电路中采用微调电容器，此微调电容器为瓷介微调电容器，由两块镀有半圆银层的瓷片构成，通过调节动片的位置，便可改变电容量，电容值为5pF～45pF。
实施例4：
如图4所示，电路中采用受电路控制的可变电容器，电容值为1pF～10μF。图中：高电压发生器1，放电电极对2，电容器11为可变电容，电压检测装置12，比例放大器13，第一微分电路14，第二微分电路15，比较器16，控制装置17。电压检测装置12实时检测检测电容器两端的电压U(t)，测得电压量送至比例放大器13，得到电容器两极板上的电荷Q(t)，送至第一微分电路14，得到电路中的电流i(t)，将此电流送至第二微分电路15，得到电流i(t)导数，送至比较器16与零比较，若电流i(t)导数大于零，则比较器16无输出，控制装置17不动作；只电流i(t)导数一达到零，则控制装置17动作，使电容器11的电容量增加，使电路中放电电极对2两端电压升高，间隙继续放电，从而使电流脉宽延长。当电容器的电容量增加到最大值，或者电流i(t)导数开始小于零之后，电容器的电容量在下个放电脉冲之前回到其初始值。
Claims (1)
1.一种电容器阻挡放电电路，包括依次串联的高电压发生器和放电电极对，在放电主回路中串连有一个电容器，所述放电电极对电极板内表层镀有一层电介质膜，所述电容器为受电路控制的可变电容器，其电容量在1pF～10μF范围内调节；其特征在于：
所述受电路控制的可变电容器，其控制电路包括电压检测装置、比例放大器、第一微分电路、第二微分电路、比较器和控制装置，电压检测装置实时检测电容器两端的电压U(t)，测得电压量送至比例放大器，得到电容器两极板上的电荷Q(t)，送至第一微分电路，得到电路中的电流i(t)，将此电流送至第二微分电路，得到电流i(t)导数，送至比较器与零比较，若电流i(t)导数大于零，则比较器无输出，控制装置不动作；只要电流i(t)导数一达到零，则控制装置动作，改变电容器的电容量；当电容器的电容量增加到最大值，或者电流i(t)导数开始小于零之后，电容器的电容量在下个放电脉冲之前回到其初始值。
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