DE19912981C1

DE19912981C1 - Supply of a wide range of plasmas e.g. for use in biological processes by supplying a barrier discharge using sequentially adjustable phases

Info

Publication number: DE19912981C1
Application number: DE19912981A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Scheibe; Michael Kolbe
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: SCHEIBE, HANS-JUERGEN, DR.-ING., 39110 MAGDEBURG, D
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2019-03-23

Abstract

A process and apparatus are claimed for supplying a dielectrically hindered (barrier) discharge over the greater part of each discharge half period such that the pulse-, constant- and fadeout-current phases can be adjusted in sequence. Provision of a dielectrically hindered (barrier) discharge using a change-over switch (2) and a transformer (3) for energy adjustment is such that the discharge device (4) has positive and negative current half-waves (A) of controllable frequency comprising: (i) pulse current phases (B) with a steep current increase from the opposed polarity or from zero which falls off to a value above zero or to an initial value for the following phase; (ii) a constant current phase (B) of value above zero; and (iii) a decay or fadeout current phase (D) of length controlled by the maximum time of phase (C). The process is such that: (a) phase (B) is mainly obtained from the apparent energy of the barrier discharge (5) obtained from the discharge volume (1) as well as the contiguous parasitic capacitative elements and has its amplitude and frequency set by further parasitic inductive elements; (b) the phase (C) amplitude is determined by a transformed, proportionally adjusted and inductively smoothed direct current (6); (c) the period from zero to the maximum of the phase (C)-controllable phase (D) is periodically raised by voltage limitation to a value (E) and is directed to the smoothed direct current (6) which is determined by a unipolar variable alternating input voltage (F), this effect alternatively being achieved by lengthening the positive and/or negative conductive period of the half waves (A) obtained using the switch (12), this decreasing the amplitude of the current; (d) the positive and negative half waves (A) are obtained by alternating the direct current with a limited variable frequency such that the conductive period of the switch (12) is the same as, or greater than, the period of the adjustable variable frequency; and (e) adjustment to the impedance of the dielectrically hindered discharge follows by low leakage transformation of the discharge-providing high voltage. An Independent claim is also included for the apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung. Üblicherweise versteht man unter dielektrisch behinderten Entladung insbesondere Barrieren-Entladungen mit Feststoffisolierungen. In der Folge und insbesondere in den Ansprüchen sollen jedoch unter dielektrisch behinderten Entladungen auch solche verstanden werden, bei denen infolge der Anwesenheit gasförmiger und ähnlicher Dielektrika Volumina mit mindestens zeitweise dielektrischen Eigenschaften auftreten. Ferner ist die elektrische Leitfähigkeit dieser angrenzenden Schicht bzw. dieses angrenzenden Volumens hinreichend gering, um eine Fokussierung der Entladung auf ein einzelnes geringes Volumenelement zu verhindern.The invention relates to a method and an arrangement for feeding a dielectric disabled discharge. Dielectric-barrier discharge is usually understood to mean in particular barrier discharges with solid insulation. Subsequently and in particular in However, the claims are also to be understood to mean dielectrically disabled discharges be in which due to the presence of gaseous and similar dielectric volumes with dielectric properties occur at least temporarily. Furthermore, the electrical Sufficient conductivity of this adjacent layer or volume low to focus the discharge on a single small volume element prevent.

Bei einem Großteil derartiger Entladungen erfolgt wegen des notwendigen Spannungsniveaus für die elektrische Versorgung der Barrierenanordnung eine Energieanpassung meist mittels Transformator; die Stromdichte innerhalb der Plasmaentladung wird durch eine angrenzende Schicht oder ein angrenzendes Volumen mit mindestens zeitweise dielektrischen Eigenschaften begrenzt.In the case of a large part of such discharges, because of the necessary voltage level for the electrical supply of the barrier arrangement usually involves an energy adjustment Transformer; the current density within the plasma discharge is determined by an adjacent one Layer or an adjacent volume with at least temporarily dielectric properties limited.

Die Erfindung ist anwendbar für Zwecke der Plasmaerwärmung, Plasmabeschichtung, plasmachemischen Stoffwandlung, Lichtquellentechnik, Plasma-Umwelttechnik, Entkeimung oder ähnlicher Anwendungen, Veränderung biologischer Eigenschaften von Zellstrukturen und der Plasmaphysik, bei denen durch die Wirkung eines flächenhaft oder volumenhaft ausgebildeten Plasmas Veränderungen erzielt werden.The invention is applicable for the purposes of plasma heating, plasma coating, plasma chemical material conversion, light source technology, plasma environmental technology, disinfection or Similar applications, changes in the biological properties of cell structures and the Plasma physics, in which through the effect of a flat or volume-trained Plasma changes can be achieved.

Es ist seit langem aus der Stromversorgungstechnik für Gleichstromgasentladungen bekannt, daß Entladungen, welche einen negativen differentiellen Widerstand in der Entladungscharakteristik aufweisen, das heißt, bei denen mit zunehmendem Strom die Entladungsspannung sinkt, besonders günstig stabilisierbar sind, wenn die Versorgungstechnik über eine Stromregelung verfügt. Dies wird in vorteilhafter Weise mit Hilfe von stromgeregelten leistungselektronischen Schaltungen mit induktiv geglättetem Ausgang realisiert. It has long been known from power supply technology for direct current gas discharges that Discharges, which have a negative differential resistance in the discharge characteristic have, that is, in which the discharge voltage drops with increasing current, are particularly inexpensive to stabilize if the supply technology via a current control disposes. This is advantageously done with the help of current-controlled power electronics Circuits with inductively smoothed output implemented.

Ebenso ist aus dem gleichen Grunde bekannt, daß solche Entladungen instabilen Charakter aufweisen, wenn sie unmittelbar aus Spannungsquellen oder Kapazitäten gespeist werden. Daher wurden für Entladungen, die mit Wechselspannung zum Beispiel höherer Frequenz gespeist werden, vielfach strombegrenzende Bauelemente wie Induktivitäten oder Resonanzschaltungen in den Wechselstromkreis eingeschaltet [EP 0824300 A1, EP 0808 086 A1, EP 0828 407 A1, DE 197 17 127 A1]. Zum Teil wird auch eine zusätzliche Glättung des Gleichstromes in einem Zwischenkreis vorgenommen, der jedoch nicht geregelt werden muß, sofern Blindbauelemente mit strombegrenzender Wirkung im Wechselstromkreis der Entladung vorhanden sind [EP 0788 298 A1; DE 44 25 679 A1]. Diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, daß sie in der Regel durch die integrierten Blindbauelemente auf einen festen Arbeitspunkt ausgelegt sind, daß diese Blindbauelemente im Wechselstromkreis funktionsnotwendig und nicht variabel regelbar sind, daß sie darüber hinaus durch die induktiven oder die Resonanz bestimmenden Bauelemente einen nur sinusähnlichen Stromverlauf mit der durch die Resonanz dieser Bauelemente bestimmten Periodendauer verursachen sowie daß sie auf Bogen- oder Glimmentladungen ausgerichtet sind, die in der Regel geringere Anforderungen an die Stabilität infolge ihrer geringeren negativen differentiellen Widerstände aufweisen.It is also known for the same reason that such discharges are unstable in character if they are fed directly from voltage sources or capacities. Therefore, for discharges that are fed with alternating voltage, for example, higher frequency are, in many cases current-limiting components such as inductors or resonance circuits the AC circuit switched on [EP 0824300 A1, EP 0808 086 A1, EP 0828 407 A1, DE 197 17 127 A1]. In some cases, an additional smoothing of the direct current in one Intermediate circuit made, but it does not have to be regulated, provided blind components are present with a current-limiting effect in the alternating current circuit of the discharge [EP 0788 298 A1; DE 44 25 679 A1]. These arrangements have the disadvantage that they are usually are designed for a fixed working point by the integrated dummy components that these Dummy components in the AC circuit are functionally necessary and not variably controllable they also only by the inductive or resonance-determining components sinusoidal current profile with that determined by the resonance of these components Cause period duration and that they are aimed at arc or glow discharges, which generally have lower stability requirements due to their lower negative have differential resistances.

Es ist ebenso bekannt, daß mittels zweier gegeneinander geschalteter Stromquellen, an deren Ausgängen sich jeweils eine Induktivität und ein Schaltelement als Kurzschließer befindet, eine Plasmaentladungsstrecke dann mit einem gepulsten Wechselstrom versorgt werden kann, wenn diese Entladung zwischen den gegeneinander geschalteten Stromquellen angeordnet ist und einer oder beide Kurzschließer wechselseitig oder gleichzeitig betätigt werden (Scholl, R. A.; Asymmetric pulsed power: a new power Technology. Surface and Coatings Technology 98 (1998) 823-827.) Diese Technologie weist gegenüber den beschriebenen Verfahren und Anordnungen den Vorteil auf, daß in jeder Halbperiode der Strom der Entladung geregelt ist und dadurch eine höhere Stabilität der Entladung sowie eine über nahezu die Halbperiode andauernde Zeitspanne die Plasmaspeisung gewährleistet ist. Diese Anordnung ist jedoch für Plasmaanordnungen mit erforderlicher transformatorischer Anpassung nicht geeignet, da beim Umschalten von einer Polarität in die andere Überspannungen entstehen, die sich aus dem Ummagnetisierungsprozeß ableiten. Außerdem weist das Prinzip den Nachteil auf, daß es nicht möglich ist, den Strom innerhalb eines Entladungspulses zu unterbrechen, ohne auf die Vorteile zu verzichten, die sich aus der Glättungsfunktion der Drosselinduktivitäten ergeben. It is also known that by means of two mutually connected current sources, at their Outputs are each an inductor and a switching element as a short circuit, one Plasma discharge path can then be supplied with a pulsed alternating current if this discharge is arranged between the mutually connected current sources and one or both short-circuiters are operated alternately or simultaneously (Scholl, R. A .; Asymmetric pulsed power: a new power technology. Surface and Coatings Technology 98 (1998) 823-827.) This technology is opposite the described methods and Arrangements have the advantage that the current of the discharge is regulated in each half period and thereby a higher stability of the discharge as well as a lasting almost half the period Period of time the plasma supply is guaranteed. However, this arrangement is for Plasma arrangements with the required transformer adaptation are not suitable, since the Switching from one polarity to the other overvoltages that arise from the Derive the magnetization process. In addition, the principle has the disadvantage that it is not it is possible to interrupt the current within a discharge pulse without the advantages waive that result from the smoothing function of the choke inductors.

Dielektrisch behinderte Entladungsanordnungen weisen die besondere Eigenschaft auf, daß sie aufgrund einer isolierenden Barriere nur einen Wechselstrom zulassen, daß sie wegen des extrem steil abfallenden negativen differentiellen Widerstandes erhöhte Anforderungen an die Stabilisierung aufweisen und daß sie wegen des hohen Spannungsniveaus der Entladungsspannung fast ausschließlich mittels einer Transformatoranordnung an die leistungselektronische Schaltungsanordnung angepaßt werden müssen. Da die naturgemäß vorhandene Barrierenkapazität den Energieeintrag je Halbwelle in das Plasma sowohl örtlich als auch in Bezug auf die Halbperiode begrenzt, hat sich die energetische Versorgung dielektrisch behinderter Entladungen aus Wechselspannungsquellen mit unterschiedlicher oder variabler Frequenz als üblich herausgebildet. Da diese Kapazität jedoch keinen Einfluß auf Momentanwertänderungen im Plasma ausübt, ist der Einfluß der versorgenden Schaltungsanordnung bedeutsam. So sind Anordnungen bekannt, bei denen zunächst eine Gleichspannung erzeugt wird, diese vielfach mittels einer Kapazität geglättet und danach mittels einer Wechselrichterschaltung in eine Wechselspannung umgewandelt wird. Diese Konfiguration wird üblicherweise mit dem Begriff spannungsgeführter Wechselrichter umschrieben. Es entstehen dabei bipolare rechteckförmige Spannungsblöcke, welche durch eine Pulsbreitensteuerung zum Zwecke der Energiesteuerung beeinflußbar sind. Derartige Spannungsblöcke führen bei Entladungen mit den oben beschriebenen Eigenschaften eines negativen differentiellen Widerstandes zu instabilem Verhalten. Bei Pegelanpassung an die dielektrisch behinderte Entladung mit Hilfe von Transformatoren führt dies üblicherweise dazu, daß kurzzeitig eine Impulsentladung erzeugt wird und deren Stromamplitude zunächst nur durch die Transformatorstreureaktanz und parasitäre Bauelemente begrenzt wird. Die rechteckförmige Spannung in Verbindung mit den parasitären Reaktanzen haben zur Folge, daß die Entladungsdauer und die Amplitude bestimmt werden durch den Schwingungsvorgang aus Kapazität der Barrierenanordnung und der Transformatorstreureaktanz. Derartige Schaltungen neigen wegen der erheblichen Stoßbelastung zu Störausfällen an den Halbleiterbauelementen und führen zu schlechter Schaltungsauslastung, schlechtem Gesamtwirkungsgrad und geringer effektiver Leistung. Die in Einzelfällen von derart kurzen Impulsen erhofften technologischen Sondereffekte durch die Erzeugung eines Nichtgleichgewichtsplasma bleiben häufig zweifelhaft, da hierfür Anstiegszeiten im ns-Bereich erforderlich sind, die durch vorhandene parasitäre Reaktanzen meist nicht erzielbar sind [EP 0809 275 A1]. Dielectric-barrier discharge arrangements have the special property that they due to an isolating barrier only allow an alternating current to be used because of the extreme steeply falling negative differential resistance increased demands on the Have stabilization and that they because of the high voltage level of the discharge voltage almost exclusively by means of a transformer arrangement to the power electronics Circuit arrangement must be adapted. Because the naturally existing Barrier capacity the energy input per half-wave into the plasma both locally and in Limited to the half-period, the energy supply has become more dielectric disabled Discharges from AC voltage sources with different or variable frequency than usually formed. However, since this capacity has no influence on instantaneous changes in the Exerts plasma, the influence of the supplying circuit arrangement is significant. Arrangements are known in which a DC voltage is initially generated, this often smoothed by means of a capacitance and then by means of an inverter circuit into a AC voltage is converted. This configuration is commonly referred to as the term live inverter. This creates bipolar rectangular shapes Voltage blocks caused by a pulse width control for the purpose of energy control can be influenced. Such voltage blocks lead to discharges with those described above Properties of a negative differential resistance to unstable behavior. At Level adjustment to the dielectric barrier discharge using transformers leads to this usually to the effect that a pulse discharge is generated briefly and its current amplitude is initially limited only by the transformer leakage reactance and parasitic components. The rectangular voltage in connection with the parasitic reactances result in that the discharge duration and the amplitude are determined by the oscillation process from the capacity of the barrier arrangement and the transformer leakage reactance. Such Circuits tend to fail due to the considerable shock load Semiconductor devices and lead to poor circuit utilization, bad Overall efficiency and low effective performance. The short in individual cases Special impulses hoped for by creating a Non-equilibrium plasma often remains in doubt because of the rise times in the ns range are required, which are usually not achievable by existing parasitic reactances [EP 0809 275 A1].

Häufig werden zur Verbesserung der stromrichterseitigen Betriebsstabilität zusätzliche Blindbauelemente in Form zusätzlicher Induktivitäten, Transformatorstreureaktanzen oder Resonanzzweige in den die Entladungsstrecke enthaltenden Wechselstromkreis des Wechselrichters eingefügt, was zusätzlichen technischen Aufwand bedeutet und die möglichen Parametergrenzen reduziert [EP 0831 517 A2;]. Damit reduziert sich der Einsatz der Wechselrichterschaltung auf die reine Bereitstellung einer Wechselspannung definierter Frequenz, ohne Anspruch auf Einflußnahme auf das dynamische Verhalten der Entladung. Diese spannungsgeführten Wechselrichterschaltungen weisen daher den Nachteil auf, daß eine Stabilisierung der Entladung auf einen definierten Arbeitspunkt nicht möglich ist und der Energieeintrag nur auf einen geringen Anteil der versorgenden Wechselspannungshalbperiode eingegrenzt ist. Außerdem erweist es sich als nachteilig, daß eine Leistungsregelung mittels einer Pulsbreitensteuerung der Leitdauer der leistungselektronischen Ventilbauelemente in diesem Fall wenig wirksam ist. Dieses Prinzip weist überdies den Nachteil auf, daß die Gesamtschaltung stark von der Resonanzfrequenz abhängig ist und dadurch nur in einem engen Parameterbereich betreibbar ist. Die energetische Speisung der Entladung wird somit durch Blindbauelemente stabilisiert, und die Speisedauer wird begrenzt auf maximal 50% jeder Halbperiode (Schorpp, V. Dielektrische behinderte Edelgas-Halogen-Excimer-Entladung. Diss. Karlsruhe 1991).Frequently, additional ones are used to improve the operational stability on the converter side Dummy components in the form of additional inductances, transformer leakage reactances or Resonance branches in the AC circuit containing the discharge gap Inverter inserted, which means additional technical effort and the possible Parameter limits reduced [EP 0831 517 A2;]. This reduces the use of the Inverter circuit on the pure provision of an AC voltage of defined frequency, without any influence on the dynamic behavior of the discharge. This Voltage-guided inverter circuits therefore have the disadvantage that a Stabilization of the discharge to a defined working point is not possible and Energy input only on a small portion of the supplying AC half-period is limited. In addition, it proves disadvantageous that a power control by means of a Pulse width control of the lead time of the power electronic valve components in this case is little effective. This principle also has the disadvantage that the overall circuit is strong depends on the resonance frequency and therefore only in a narrow parameter range is operable. The energetic supply of the discharge is thus provided by dummy components stabilized, and the food duration is limited to a maximum of 50% of each half-period (Schorpp, V. Dielectric barrier noble gas halogen excimer discharge. Diss. Karlsruhe 1991).

In der DE 197 17 127 A1 wird zusätzlich zu dem oben als nachteilig beschriebenen Prinzip der Versorgung des Entladungsprozesses mittels einer bipolaren Spannung aus einem Wechselrichter und der Beeinflussung des Spannungsverlaufes mittels der bedämpfenden Wirkung von Blindbauelementen versucht, durch eine zweite Schaltungsanordnung und die entkoppelte Überlagerung der Ausgangssignale beider Anordnungen an der Entladungsanordnung positiven Einfluß auf die Entladung zu nehmen. Durch diese Maßnahme wird der technische Aufwand für die Versorgungsanordnung erheblich vergrößert, ohne daß dadurch der Entladungsprozeß flexibel beeinflußbar würde. Die oben beschriebenen Nachteile werden jedoch nicht behoben.In DE 197 17 127 A1, in addition to the principle described above as disadvantageous Supply of the discharge process by means of a bipolar voltage from an inverter and influencing the voltage curve by means of the damping effect of Tried components tried through a second circuit arrangement and the decoupled Superposition of the output signals of both arrangements on the discharge arrangement positive To influence the discharge. This measure reduces the technical effort for the supply arrangement is considerably enlarged, without making the discharge process flexible would be influenced. However, the disadvantages described above are not eliminated.

In den letzten Jahren versucht man in verstärktem Maße technologische Effekte zu erzielen, indem die Erzeugung multipler Impulsformen bei zum Teil variabler Frequenz für Plasmen angestrebt wird. Dazu sind die oben erläuterten Schaltungsprinzipien und Speisungsverfahren aus den erläuterten Gründen jedoch nicht oder nur sehr eingeschränkt geeignet. So werden zu Beginn der Entladung hohe Spannungs- und Stromanstiege gewünscht, um schnell die Durchbruchspannung bzw. das Entladespannungsniveau zu erreichen und innerhalb einer kurzen Anfangsphase die Vorteile eines Nichtgleichgewichtsplasma mit zu nutzen sowie gleichzeitig einen beschleunigten Wechsel in die andere Polarität zu erzielen. Ebenso soll die Wiederzündspannung bei Gasen mit hoher Entladungsdynamik durch Aufrechterhaltung der Entladung über einen längeren Zeitbereich innerhalb einer Halbwelle reduziert werden. Auch eine in weiteren Grenzen unabhängig vom Entladungsstrom und damit vom Leistungseintrag veränderbare Frequenz ist als wünschenswert anzusehen. Für einen solchen Fall ist es notwendig, parasitäre Induktivitäten im Wechselstromkreis zu vermeiden. Ebenso ist es wünschenswert, eine energetische Speisung über einen großen Teil der Halbperiode veränderbar einzustellen, dies in einem relativ weiten Frequenzbereich zu ermöglichen und dabei die Momentanwertleistung zeitlich konstant zu halten sowie die Dauer dieser Phase zu beeinflussen.In recent years, attempts have been made to achieve increased technological effects, by generating multiple pulse shapes at partly variable frequencies for plasmas is sought. For this purpose, the circuit principles and feeding methods explained above are off However, for the reasons explained, it is not suitable or only suitable to a very limited extent. So be at the beginning high voltage and current increases desired to quickly discharge Breakdown voltage or the discharge voltage level to be reached and within a short Starting phase to take advantage of a non-equilibrium plasma as well to achieve an accelerated change in the other polarity. Likewise, the Re-ignition voltage for gases with high discharge dynamics by maintaining the Discharge can be reduced over a longer time range within a half wave. Also one to a greater extent independent of the discharge current and thus of the power input changeable frequency is to be regarded as desirable. In such a case, it is necessary to avoid parasitic inductances in the AC circuit. It is also desirable to have one energetic supply adjustable over a large part of the half period, this in to enable a relatively wide frequency range and thereby the instantaneous power to keep constant over time and to influence the duration of this phase.

Die Mängel des erläuterten Standes der Technik sind dadurch begründet, daß ein für die Stabilisierung einer Entladung ungeeignetes Verfahren der Stromversorgung und des Schaltungsprinzipes in Form des spannungsgeführten Wechselrichters eingesetzt wird und behelfsmäßig auf das Prinzip der Entladungsstabiliserung durch Blindbauelemente zurückgegriffen wird oder daß bei Anwendung einer an sich geeigneten stromgeregelten bipolaren Leistungspulsung die besonderen Bedingungen der energetischen Anpassung und des Energieflusses an die Barrierenentladung nicht technologisch berücksichtigt wurden. Dies führt zu Einschränkungen in den möglichen Parameterbereichen, in der Anwendbarkeit, in der energetischen Auslastung oder der Funktionssicherheit.The shortcomings of the explained prior art are due to the fact that one for the Stabilization of a discharge inappropriate method of power supply and Circuit principles in the form of the live inverter and is used makeshift use of the principle of discharge stabilization by means of dummy components or that when using a suitable current-controlled bipolar Power pulsation the special conditions of energetic adaptation and Energy flow to the barrier discharge were not considered technologically. this leads to Restrictions in the possible parameter areas, in the applicability, in the energetic utilization or functional reliability.

Die bekannten Verfahren und Anordnungen sind daher in ihrem Anwendungsbereich begrenzt und führen außerhalb der begrenzt optimalen Parameter zu erhöhtem energetischen und technischen Aufwand.The known methods and arrangements are therefore limited in their area of application lead outside of the limited optimal parameters to increased energetic and technical Expenditure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung zu schaffen, das die aufgeführten Nachteile vermeidet und bei einem erweiterten Anwendungsbereich erweiterte technologische Parameterbereiche erschließt und damit bei vergleichbarem oder vermindertem Realisierungsaufwand zur Wirkungsgradverbesserung und zur Senkung von Betriebskosten beiträgt. The invention has for its object a method and an arrangement for feeding a to create dielectric barrier discharge that avoids the disadvantages listed and an expanded application area opens up expanded technological parameter areas and thus with comparable or reduced implementation costs Efficiency improvement and lower operating costs.

Spezielle Aspekte dieser Aufgabe bestehen insbesondere darin, die Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung zu realisieren, welche bei hoher Frequenzvariabilität steile Impulse an der Plasmaentladungsstrecke ermöglicht, eine Phase definiert regelbaren Konstantstromes mit der Wirkung eines zeitweise quasikonstanten Leistungseintrages unabhängig von der in erweiterten Grenzen veränderbaren Frequenz gewährleistet und zusätzlich eine definierte Pulspause ermöglicht. Auf diese Weise sollen ein erweiterter Arbeitsbereich, eine bessere Prozeßstabilität und eine Erweiterung der Parametervielfalt an der Entladungsstrecke realisiert werden. Weiterhin soll durch Proportionalität des mittelfrequenten Entladungsstromes zum einfach regelbaren Gleichstrom eine höhere Stabilität des Regelsystems und eine bessere Prozeßsteuerbarkeit erzielt werden.Special aspects of this task consist in particular of feeding a dielectric to realize disabled discharge, which with high frequency variability, steep impulses at the Plasma discharge path enables a constant current that can be regulated with a defined phase Effect of a temporarily quasi-constant performance entry independent of that in extended Frequency changeable limits guaranteed and also a defined pulse pause enables. In this way, an expanded work area, better process stability and an expansion of the variety of parameters on the discharge path can be realized. Farther should be easy to regulate by proportionality of the medium-frequency discharge current DC achieved a higher stability of the control system and better process controllability become.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Das Wesen der Erfindung besteht somit darin, daß sich der energetische Speiseprozeß für eine dielektrisch behinderte Entladung, welche die eingangs genannten Eigenschaften aufweist, über den Großteil einer jeden Entladungshalbperiode erstreckt, wobei unterschiedliche Phasen in der Folge Pulsstromphase, Stromkonstantphase und Stromabklingphase einstellbar sind. Hierbei wird die Energie der Pulsstromphase weitgehend durch einen Umschwingvorgang aus der Blindenergie des niederinduktiven Wechselstromkreises gewonnen, in dem sich die dielektrisch behinderte Entladung ausbildet.This object is achieved by the features of claims 1 and 4. The essence of the invention is thus that the energetic feeding process for one dielectric barrier discharge, which has the properties mentioned above extends the majority of each discharge half-period, with different phases in the The pulse current phase, constant current phase and current decay phase can be set. Here will the energy of the pulse current phase largely through a reversal process from the reactive energy won the low-inductive AC circuit in which the dielectric disabled Discharge trains.

Die Stromkonstantphase wird durch einen transformatorisch proportional übertragenen, angepaßten, geregelten und induktiv geglätteten Gleichstrom bestimmt. Wird nun ausgangseitig einer induktiv geglätteten Gleichstromquelle ein geregelter Gleichstrom bereitgestellt und wird dieser durch Wechselrichten und transformatorisches Übertragen an das Entladungsspannungsniveau angepaßt, so bildet sich dieser Konstantstrom zeitweise auch in der dielektrisch behinderten Entladung aus. Durch die induktive Glättung des Gleichstromes wird erreicht, daß der Übergang von einer Halbperiode zur entgegengerichteten Halbperiode sehr steil erfolgen kann und nur von der Dynamik der Leistungsschaltelemente und parasitären Restimpedanzen des Wechselstromzweiges der Entladungsanordnung begrenzt wird. Darüber hinaus sind diese Restimpedanzen nicht für die Stabilisierung der Entladung erforderlich und können daher minimiert werden. Dieses Prinzip ermöglicht es, die Induktivität des Wechselstromkreises der Entladungsanordnung beliebig klein werden zu lassen, ohne dabei Einschränkungen in der Stabilität zu bewirken. Es erfordert darüber hinaus geringe parasitäre Induktanzen, was sich in der Forderung nach kleinen Transformatorinduktanzen niederschlägt und die Ausbildung kurzer und steiler Pulsphasen begünstigt.The constant current phase is transmitted by a transformer-proportional, adapted, regulated and inductively smoothed direct current determined. Now becomes the output side a regulated direct current is provided and is supplied to an inductively smoothed direct current source this by inverting and transforming transmission to the Adjusted discharge voltage level, this constant current is sometimes also in the dielectric disabled discharge. Due to the inductive smoothing of the direct current achieved that the transition from a half period to the opposite half period is very steep can be done and only by the dynamics of the power switching elements and parasitic Residual impedances of the AC branch of the discharge arrangement is limited. About that furthermore, these residual impedances are not necessary for the stabilization of the discharge and can therefore be minimized. This principle enables the inductance of the AC circuit of the discharge arrangement to be arbitrarily small, without doing so To cause restrictions in stability. It also requires little parasitic Inductances, which is reflected in the demand for small transformer inductances and favors the formation of short and steep pulse phases.

Auf diese Weise kann über den geregelten Gleichstrom der stationäre Entladungsstrom quasi auch als Wechselstrom in der Entladung geregelt werden, was bedeutet, daß in dieser Phase der Leistungseintrag in die Entladung regelbar beeinflußt werden kann. Diese Regelbarkeit bleibt auch dann gegeben, wenn in erweiterten Grenzen die Steuerfrequenz der Wechselrichtung verändert wird, woraus sich der Vorzug der Veränderbarkeit der Arbeitsfrequenz unabhängig vom Leistungseintrag ergibt.In this way, the steady-state discharge current can also be quasi via the regulated direct current be regulated as an alternating current in the discharge, which means that in this phase the Power input in the discharge can be influenced in a controllable manner. This controllability remains is given if the control frequency of the alternating direction changes within extended limits becomes, from which the advantage of the changeability of the working frequency independently of Performance entry results.

Damit der Strom in der dielektrisch behinderten Entladung innnerhalb einer Halbwelle konstant bleiben kann, muß die Spannung an der dielektrischen Barriere ansteigen. Abbild dieses Spannnungsanstieges an der Barriere stellt die dem geglätteten Gleichstrom zuzuordnende unipolare Spannung dar, welche dem gleichgerichteten Verlauf dieser Spannung weitgehend proportional ist. Wird nun innerhalb einer Halbwelle der Wechselspannung diese unipolare schwankende Spannung begrenzt, so kann die Spannung an der dielektrischen Barriere nicht mehr steigen und der Strom wird zu 0. Auf diese Weise ist es möglich, eine dritte Phase, die Stromabklingphase regelmäßig zu erzeugen und deren Dauer durch die Höhe der Begrenzungsspannung der schwankenden unipolaren Gleichspannung zu beeinflussen. Da sich die Höhe der erforderlichen Spannungsbegrenzung zur Gewährleistung einer definierten Stromabklingphase mit jedem Stromsollwert ändert und dies abhängig von der Kapazität der Barriere ist, ist es vorteilhaft, den Wert der Spannungsbegrenzung vom Integral des Stromes einer Halbwelle abhängig zu machen.So that the current in the dielectric barrier discharge is constant within a half wave can remain, the voltage at the dielectric barrier must rise. Image of this The voltage rise at the barrier represents the one to be assigned to the smoothed direct current represents unipolar voltage, which largely corresponds to the rectified course of this voltage is proportional. If the AC voltage is now unipolar within a half-wave fluctuating voltage limits, so the voltage on the dielectric barrier can no longer rise and the current becomes 0. In this way it is possible to have a third phase Generate current decay phase and its duration by the amount of Limit voltage of the fluctuating unipolar DC voltage to influence. Since the Amount of voltage limitation required to ensure a defined Current decay phase changes with each current setpoint and this depends on the capacity of the Barrier is, it is advantageous to limit the value of the voltage from the integral of the current one Make half-wave dependent.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.The invention is intended to be explained below using an exemplary embodiment with reference to FIG accompanying drawings are explained.

Dabei zeigenShow

Fig. 1: die Schaltungsanordnung zur Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung, FIG. 1 shows the circuit arrangement for supplying a dielectric barrier discharge,

Fig. 2: den Stromverlauf zur Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung, FIG. 2 shows the current profile for feeding a dielectric barrier discharge,

Fig. 3: den Spannungsverlauf eingangs der Wechselrichterschaltung. Fig. 3: the voltage curve at the beginning of the inverter circuit.

Gemäß Fig. 1-3 werden zur Speisung einer dielektrisch behinderten Entladung 1 unter Verwendung einer Wechselrichterschaltung 2 und eines Transformators 3 zur Energieanpassung positive und negative Stromhalbwellen A variabel steuerbarer Frequenz an der Entladungsanordnung 4 wirksam, die aus einer Pulsstromphase B, einer Stromkonstantphase C und einer Stromabklingphase D bestehen.Referring to FIG. 1-3 a dielectric barrier discharge 1 are to power using an inverter circuit 2 and effectively a transformer 3 positive for power adjustment and negative current half-cycles A variably controllable frequency to the discharge arrangement 4 which consists of a pulsed current phase B, a current constant phase C and a Current decay phase D exist.

Hierbei ist die Pulsstromphase B durch einen steilen Stromanstieg aus der entgegengesetzten Polarität oder von Null kommend und nachfolgendem Abfall auf einen Betrag größer Null oder einen Anfangswert der Folgephase charakterisiert. Sie wird hauptsächlich aus der Blindenergie der die Entladung behindernden Barriere 5, des die Entladung 1 einschließenden Volumens sowie angrenzender parasitärer kapazitiver Blindelemente gewonnen und durch weitere parasitäre induktive Bauelemente in Amplitude und Frequenz beeinflußt.Here, the pulse current phase B is characterized by a steep current rise from the opposite polarity or coming from zero and a subsequent drop to an amount greater than zero or an initial value of the subsequent phase. It is mainly obtained from the reactive energy of the barrier 5 which hinders the discharge, the volume enclosing the discharge 1 and adjacent parasitic capacitive dummy elements and is influenced in amplitude and frequency by further parasitic inductive components.

Die Amplitude der Stromkonstantphase C mit einem Wert im Betrag größer Null ist durch einen vermittels Wechselrichten transformatorisch proportional übertragenen, angepaßten, geregelten und induktiv geglätteten Gleichstrom 6 bestimmt. Der Betrag dieser Stromkonstantphase C kann daher auch weitgehend unabhängig von der Frequenz geregelt werden, wodurch ein gleichmäßiger Energieeintrag in das Plasma über einen langen Zeitbereich innerhalb jeder Stromhalbwelle gewährleistet werden kann. Durch die Regelung dieser Stromkonstantphase C mittel eines Gleichstromes 6 vereinfacht sich die Regelung und es verbessert sich die Prozeßstabilität.The amplitude of the constant current phase C with a value greater than zero is determined by means of inverters that are transmitted, adapted, regulated, and inductively smoothed direct current 6 . The amount of this current constant phase C can therefore also be regulated largely independently of the frequency, as a result of which a uniform energy input into the plasma can be ensured over a long time range within each current half-wave. The regulation of this constant current phase C by means of a direct current 6 simplifies the regulation and improves the process stability.

Die Stromabklingphase D mit auf die Maximalzeit der Stromkonstantphase steuerbarer Länge kann innerhalb der Dauer der Stromkonstantphase C durch verschiedene Maßnahmen einzeln oder kombiniert beeinflußt werden. Zunächst ist die Stromabklingphase D durch zeitweise Spannungsbegrenzung der dem geglätteten Gleichstrom 6 zuzuordnenden, an sich unipolar variablen Wechselrichtereingangsspannung F bestimmt. Diese Spannung ist gleich der Potentialdifferenz der Knotenpunkte 7 und 8 und identisch mit der unipolaren Ausgangsspannung der Gleichstromquelle. Durch Begrenzen dieser Spannung auf einen Wert E wird erreicht, daß kein Stromanstieg an der Entladungsanordnung 4 mehr wirksam wird, was zur Folge hat, daß der Strom 9 durch die Entladungsanordnung 4 abklingt und zu Null wird.The current decay phase D with a length that can be controlled to the maximum time of the constant current phase can be influenced individually or in combination within the duration of the constant current phase C by various measures. First of all, the current decay phase D is determined by temporarily limiting the voltage of the inverter input voltage F, which is unipolarly variable and is to be assigned to the smoothed direct current 6 . This voltage is equal to the potential difference of nodes 7 and 8 and identical to the unipolar output voltage of the direct current source. By limiting this voltage to a value E, it is achieved that no current rise at the discharge arrangement 4 becomes effective, with the result that the current 9 through the discharge arrangement 4 decays and becomes zero.

Diese Wirkung kann auch bei veränderbarer Frequenz erreicht werden, wenn zum Beispiel die Spannungsbegrenzung 10 der unipolaren variablen Wechselrichtereingangsspannung F in ihrem Sollwert mit dem Integral des Stromes über die entsprechende Halbwelle des speisenden Wechselrichterstromes verglichen wird.This effect can also be achieved with a variable frequency if, for example, the voltage limit 10 of the unipolar variable inverter input voltage F is compared in its target value with the integral of the current over the corresponding half-wave of the feeding inverter current.

Zur Vermeidung von Überspannungen im Verlauf der Wechselrichtereingangsspannung F ist es notwendig, daß die Leitdauer der die positiven und der negativen Halbwelle steuernden leistungselektronischen Schaltelemente zusammen größer oder gleich der Periodendauer der steuerbar variablen Frequenz ist.To avoid overvoltages in the course of the inverter input voltage F it is necessary that the leading duration of the positive and negative half-wave controlling Power electronic switching elements together greater than or equal to the period of the is controllable variable frequency.

Eine Verlängerung der Leitdauer der die positive und der negative Halbwelle steuernden leistungselektronischen Schaltelemente innerhalb einer Periode des Stromes 9 durch die Entladungsanordnung 4 führt begrenzt ebenfalls zur Verlängerung der Stromabklingphase D. Um diese Eigenschaften auch in einem begrenzt erweiterten Frequenzbereich des Stromes durch die Entladungsanordnung 4 zu gewährleisten und die Proportionalität zwischen dem Gleichstrom 6 und der Amplitude der Stromkonstantphase C zu gewährleisten, ist es notwendig eine streuungsarme transformatorische Energieübertagung zu gewährleisten. Auf diese Weise kann wesentlich erreicht werden, daß die Pulsstromphase B klein gegenüber der Halbwellendauer A ist.Extending the conductance of the power electronic switching elements controlling the positive and negative half-wave within a period of the current 9 through the discharge arrangement 4 likewise leads to a prolongation of the current decay phase D. In order to ensure these properties even in a limited widened frequency range of the current through the discharge arrangement 4 and to ensure the proportionality between the direct current 6 and the amplitude of the constant current phase C, it is necessary to ensure a low-scatter transformer energy transfer. In this way it can essentially be achieved that the pulse current phase B is small compared to the half-wave duration A.

Die beschriebenen Eigenschaften werden schaltungstechnisch dadurch erzielt, daß eine geregelte Gleichstromquelle 11, eine Wechselrichterschaltung 2 und eine geregelte Spannungsbegrenzungsschaltung 10 an gemeinsamen Knotenpunkten parallel verbunden sind, wobei die geregelte Gleichstromquelle mindestens mit einer Strommessung und einem Strom- oder Leistungsregelkreis ausgestattet ist und ausgangsseitig im Leistungskreis eine Induktivität zur Stromglättung aufweist, deren Wert so bemessen ist, daß bei erfindungsgemäßer Nutzung ein Lücken des Stromes ausgeschlossen ist. Weitere erfindungsgemäße Merkmale bestehen darin, daß die Wechselrichterschaltung mindestens zwei unabhängig steuerbare ein und ausschaltbare leistungselektronische Schaltelemente 12 enthält und Schaltungszweige, in denen sich diese Ventilbauelemente befinden, in Sperrichtung eine Freilauffunktion aufweisen, die Wechselrichterschaltung im Wechselstromzweig 13 in Reihenschaltung an die Primärwicklung oder Primärwicklungen eines Transformators 3 zur Spannungs- und Impedanzanpassung angeschlossen ist und die Streureaktanz dieses Transformators vorzugsweise kleiner als 10% gegenüber der Hauptreaktanz ist sowie der Transformator sekundär an eine Entladungsanordnung 4 bestehend aus Plasmaentladungsschicht oder Plasmaentladungsvolumen 1 und dielektrisch behindernder Schicht oder dielektrisch behinderndem Volumen 5 angeschlossen ist.In terms of circuitry, the properties described are achieved in that a regulated direct current source 11 , an inverter circuit 2 and a regulated voltage limiting circuit 10 are connected in parallel at common nodes, the regulated direct current source being equipped at least with a current measurement and a current or power control circuit and on the output side in the power circuit Has inductance for current smoothing, the value of which is dimensioned such that a gap in the current is excluded when used according to the invention. Further features according to the invention consist in the fact that the inverter circuit contains at least two independently controllable on and off power electronic switching elements 12 and circuit branches in which these valve components are in the reverse direction have a free-running function, the inverter circuit in the AC branch 13 in series connection to the primary winding or primary windings of a transformer 3 is connected for voltage and impedance adjustment and the leakage reactance of this transformer is preferably less than 10% compared to the main reactance and the transformer is connected secondary to a discharge arrangement 4 consisting of a plasma discharge layer or plasma discharge volume 1 and a dielectric barrier layer or volume 5 .

Eine derartige Entladungsanordnung kann auch aus mehreren Elementen mit ähnlichen Eigenschaften wie die Gesamtentladungsanordnung aufgebaut sein. Darüber hinaus ist es wesentlich, daß bei Vorhandensein eines Gleichstromes 6 ausgangsseitig der Gleichstromquelle 11 die Ventilbauelemente derart gesteuert sind, daß mindestens immer ein Schaltungszweig der Wechselrichterschaltung 2 leitend geschaltet ist und die Steuerfrequenz der Wechselrichterschaltung variabel ist. Durch die Freilaufeigenschaften wird erreicht, daß die kapazitiv gespeicherte Energie der Entladungsanordnung in der folgenden Pulsstromphase entgegengesetzter Polarität durch einen Umschwingvorgang wirksam werden kann und nur in geringem Maße zu Verlusten führt. Eine in Grenzen variable Frequenz ermöglicht es, daß dieser Parameter für technologische Wirkungen unabhängig vom Leistungseintrag geregelt werden kann. Die untere Frequenz ist dabei von der Sättigungsgrenze des Transformatorkernmaterials bestimmt, die obere Grenze folgt der Bedingung, wonach die Steuerfrequenz kleiner als die der Dauer der der Strompulsphase zuzuordnenden Resonanzfrequenz sein soll. Es erweist sich hierbei als vorteilhaft, daß selbst bei Unterschreiten der unteren Arbeitsfrequenz und damit bei Sättigung des Transformatorkerns keine Schäden an der Schaltung zu erwarten sind, da die Gleichstromquelle dies verhindert.Such a discharge arrangement can also be constructed from several elements with properties similar to those of the overall discharge arrangement. In addition, it is essential that, in the presence of a direct current 6 on the output side of the direct current source 11, the valve components are controlled such that at least one circuit branch of the inverter circuit 2 is always turned on and the control frequency of the inverter circuit is variable. As a result of the freewheeling properties, the capacitively stored energy of the discharge arrangement can become effective in the following pulse current phase of opposite polarity by a reversing process and leads to losses to a small extent. A frequency that is variable within limits enables this parameter for technological effects to be regulated independently of the power input. The lower frequency is determined by the saturation limit of the transformer core material, the upper limit follows the condition that the control frequency should be less than the duration of the resonance frequency to be assigned to the current pulse phase. It has proven to be advantageous here that no damage to the circuit is to be expected, even if the lower operating frequency is undershot, and thus if the transformer core is saturated, since the direct current source prevents this.

Um während einer oder während jeder Stromhalbwelle A die Dauer der Stromkonstantphase C zu begrenzen und damit zum Beispiel gezielte Entionisierungserscheinungen zu erzielen, kann nun auf verschiedene Weise Einfluß auf dessen Dauer ausgeübt werden. So bewirkt die Begrenzung der unipolar variablen Ausgangsspannung der Gleichstromquelle mit Hilfe einer auf diese Spannung ausgerichteten Spannungsregelung durch die Spannungsbegrenzerschaltung 10 zwangsläufig das oben erläuterte Abklingen des Stromes in der Plasmaentladung. Bei veränderbarer Frequenz muß sich das erforderliche Niveau der Spannungsbegrenzung E verändern. Um diesen Einfluß zum implementieren ist es vorteilhaft, in einem oder jedem Ventilzweig der Wechselrichterschaltung einen Stromsensor 14 anzuordnen, deren Ausgangssignal vermittels Integrator 15 mit Rücksetzung nach jeder Stromhalbwelle über die entsprechende Stromhalbwelle integriert wird und damit als Maß für das erforderliche Vergleichsniveau der unipolar variablen Ausgangsspannung der Gleichstromquelle anzusehen ist, ab welchem die Spannungsbegrenzung wirksam werden soll. Bei hinreichend dynamischem Verhalten der Spannungsbegrenzungsschaltung 10 besteht somit die Möglichkeit unterschiedliche Formen der Stromhalbwellen A zu erzielen. In begrenztem Umfang besteht darüber hinaus die Möglichkeit, durch erweitertes Überlappen der Leitdauerphasen der Wechselrichterzweige zu erreichen, daß die unipolar variablen Ausgangsspannung der Gleichstromquelle kurzgeschlossen wird und somit ein Abklingen des Stromes in der Plasmaentladung zu erreichen.In order to limit the duration of the constant current phase C during one or during each current half-wave A and thus, for example, to achieve targeted deionization phenomena, its duration can now be influenced in various ways. Thus, the limitation of the unipolar variable output voltage of the direct current source by means of a voltage regulation oriented to this voltage by the voltage limiter circuit 10 inevitably causes the above-mentioned decay of the current in the plasma discharge. If the frequency can be changed, the required level of voltage limitation E must change. In order to implement this influence, it is advantageous to arrange a current sensor 14 in one or each valve branch of the inverter circuit, the output signal of which is integrated by means of integrator 15 with reset after each current half-wave via the corresponding current half-wave and thus as a measure of the required comparison level of the unipolar variable output voltage Direct current source is to be considered from which the voltage limitation is to become effective. With sufficiently dynamic behavior of the voltage limiting circuit 10, there is thus the possibility of achieving different forms of the current half-waves A. To a limited extent, there is also the possibility, by means of an extended overlap of the leading duration phases of the inverter branches, of short-circuiting the unipolar variable output voltage of the direct current source and thus reducing the current in the plasma discharge.

Claims

1. A method for feeding a dielectric barrier discharge, in which the energetic supply of the discharge by means of an inverter circuit ( 2 ) and a transformer ( 3 ) for energy adaptation takes place, characterized in that positive and negative current half-waves (A) on the discharge arrangement ( 4 ) variably controllable frequency are effective, which consist of the following phases

- pulse current phase (B) with a steep current rise from the opposite polarity or coming from zero and subsequent decrease to an amount greater than zero or an initial value of the subsequent phase,
Constant current phase (C) with a value greater than zero,
Current decay phase (D) with a length that can be controlled to the maximum time of the constant current phase (C),

in which

- The pulse current phase (B) is mainly obtained from the reactive energy of the barrier ( 5 ) which hinders the discharge, the volume including the discharge ( 1 ) and adjacent parasitic capacitive dummy elements and is influenced in amplitude and frequency by further parasitic inductive components,
- The amplitude of the constant current phase (C) is determined by a direct current ( 6 ) transmitted, adapted, regulated and inductively smoothed by means of inverters,
- The duration of the current decay phase (D) which can be changed between zero and a maximum of the duration of the constant current phase (C) is determined by temporarily limiting the voltage to a value (E) of the unipolarly variable inverter input voltage (F) which is to be assigned to the smoothed direct current ( 6 ) and / or this effect by extending the positive and / or negative conductivity of the power electronic switching elements ( 12 ) controlling the positive and negative half-wave (A) beyond half the period up to a maximum of the period of the controllable variable frequency of the switching elements of the inverter ( 2 ) is generated and the amplitude of the current decays towards zero,
the positive and negative half-waves (A) are generated by alternating the direct current with a limited variable frequency, the conduction duration of the power electronic switching elements ( 12 ) controlling the positive and the negative half-wave together being greater than or equal to the period of the controllable variable frequency,
- And the adaptation to the impedance of the dielectric barrier discharge is carried out by low-scatter transformer transmission to the high voltage level required for the discharge.

2. The method according to claim 1, characterized in that the value of the Voltage limitation (E) of the unipolar variable inverter input voltage for Influencing the current decay phase (D) in each half-wave from the integral of the current is formed over the corresponding half-wave.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pulse current phase (B) is small compared to the half-wave duration.

4. Arrangement for feeding a dielectric barrier discharge, in which

- A regulated direct current source ( 11 ), an inverter circuit ( 2 ) and a regulated voltage limiting circuit ( 10 ) are connected in parallel at common nodes ( 7 ; 8 ), the regulated direct current source ( 11 ) being equipped at least with a current measurement and a current or power control circuit and has an inductor for current smoothing in the power circuit on the output side, the value of which is dimensioned such that a gap in the current is excluded when used according to the invention
the inverter circuit ( 2 ) contains at least two independently controllable power electronic switching elements ( 12 ) that can be switched on and off as valve components and circuit branches in which these valve components are located have a free-wheeling function in the blocking direction,
- If there is a direct current on the output side of the direct current source ( 11 ), the valve components are controlled in such a way that at least one circuit branch of the inverter circuit ( 2 ) is always turned on,
the inverter circuit ( 2 ) in the AC branch is connected in series to the primary winding or primary windings of a transformer ( 3 ) for voltage and impedance matching and the leakage reactance of this transformer is preferably less than 10% compared to the main reactance,
- The control frequency of the inverter circuit ( 2 ) is variable,
- And the transformer ( 3 ) is connected to a secondary discharge arrangement ( 4 ) consisting of a plasma discharge layer or plasma discharge volume ( 1 ) and a dielectric barrier layer or dielectric barrier volume ( 5 ).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that an actual value is connected to the voltage limiting circuit ( 10 ) and a control circuit for variable limitation of the unipolar variable output voltage of the direct current source is present.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the resonance frequency from leakage reactance, parasitic inductive and capacitive components in the AC circuit of the inverter ( 2 ) and the capacity in the discharge arrangement ( 4 ) is greater than the control frequency of the inverter ( 2 ).

7. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that an actual value sensor for the voltage limiting circuit is connected to the output terminals of the direct current source ( 11 ) and / or one or each branch has an actual value sensor of the current of each half-wave of an inverter branch to an integrator ( 15 ) Reset is connected after each current half-wave, which is located in the valve current path of one or more valve components of the inverter circuit ( 2 ).

8. The arrangement according to claim 4, characterized in that the leading duration of the branches of the inverter circuit ( 13 ) influencing the current half-waves (A) together is greater than the period duration to be assigned to the control frequency and that the leading duration of the branches of the inverter circuit influencing the current half-waves is variable.