介質(zhì)阻擋放電聚合物表面改性的諧振變換器電流波形研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進步，學(xué)科之間的交叉融合已經(jīng)成為解決當(dāng)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(xué)和材料科學(xué)三個學(xué)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(yīng)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

2、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(yīng)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(fù)載功率、頻率保持不變，即頻率一定時，電流波形與功率解耦。
　　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(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)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)

3、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(fù)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(fù)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(chǔ)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

4、效果條件下，諧振電感與DBD負(fù)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(fù)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(yīng)用場合電壓源諧振變換器工作模