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(jìn)步，學(xué)科之間的交叉融合已經(jīng)成為解決當(dāng)今社會(huì)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(gè)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(shí)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(duì)應(yīng)用于DBD聚合物表面改性的諧振變換器電流波形進(jìn)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(shí)負(fù)載功率、頻率保持不變，即頻率一定時(shí)，電流波形與功率解耦。
　　本文首先對(duì)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(jìn)行了時(shí)域解析，根據(jù)相應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)了兩臺(tái)樣機(jī)，通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析并驗(yàn)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(dú)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(duì)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(duì)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(jìn)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(shí)斷續(xù)電流模式下諧振電感越小，達(dá)到相同表面處理效果所需的負(fù)載功率越小，從而實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)論，得到了工程實(shí)際中針對(duì)不同應(yīng)用場合電壓源諧振變換器工作模