第３１卷第１期 ２０１２年１月 电工电能新技术 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２ 沿面型介质阻挡放电的电气特性 李清泉，房新振，许光可，胡鹏飞，张远涛 （山东大学电气工程学院，山东济南２５００６１） 摘要：沿面型介质阻挡放电在气流控制等方面具有十分广阔的应用前景。本文对其放电机理进行 了分析，指出放电过程中在介质板表面积聚的电荷处会形成一虚拟电极，与放电空间其他电荷共同 作用，对放电过程产生影响。基于此，建立放电的等效模型，推导了放电功率的计算公式，并与Ｌｉｓ． ｓａｊｏｕｓ图形计算的放电功率比较，具有较好的吻合。讨论了外加电压、频率对放电特性的影响：外 加频率相同时，随着外加电压的增加，每半周期内传输的放电电荷不断增大，且其变化趋势与功率 增长趋势基本一致，呈非线性增加，同时放电面积增大，功率增加；外加电压一定时，放电功率与频 率成正比。 关键词：沿面型介质阻挡放电；放电特性；等效电路；Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形；虚拟电极；放电功率 中图分类号：ＴＭ８；０５９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—３０７６（２０１２）０１－００２６－０４ 引言 介质阻挡放电（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ， 放电特性的影响进行了研究。 １ 沿面型ＤＢＤ结构及放电机理 图１为沿面型ＤＢＤ电极结构截面图，正面、背 ＤＢＤ）又称无声放电，能够在常压下产生具有高能量 的非平衡等离子体，目前已在臭氧合成、平面显示、 环境保护、医疗灭菌、材料表面改性、气流控制等领 域获得了广泛研究和应用 。 面电极分别是覆盖在介质板两侧的线状金属电极， 宽度分别为 ，、ｚｃ， ，ｄ为两电极的水平问距，ｓ为电 极厚度，ｔ为介质板厚度。正面电极接高压端，背面 电极经一测量电容ｃ 接低压端并与地相连，ｃ 用 于测量放电过程中的传输电荷，其两端电压为ｕ ， 较常见ＤＢＤ结构有两种：一是体放电，放电发生 在平行板电极或同轴圆筒电极之间的空间；二是沿面 放电，线状或者梳状电极分布在介质板的两侧，放电 在电极附近紧贴介质表面的空间进行 。目前平行 板ＤＢＤ在电气特性及工业应用等方面都得到了广泛 传输电荷Ｑ＝Ｃ ・Ｕ 。 介 研究 ，而沿面型ＤＢＤ的研究报道相对较少 。 图１ 沿面型ＤＢＤ结构不意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ＤＢＤ 沿面型ＤＢＤ可以用于常压下的气流控制，可以在不 需要机械活动部件的情况下将电能转化为空气动能， 避免了传统机械控制设备结构复杂，产生噪声和振 动，易磨损，易故障等缺点，在飞机起降、风力发电等 空气动力学领域具有广泛的发展前景 。因此研究 沿面型ＤＢＤ具有重要的应用价值。 从放电机理来看，沿面型ＤＢＤ是通过介质的阻 挡来限制两电极间电流的自由增长，阻止电极间火 花或弧光的形成，属于高气压下的非热平衡放电，在 本文对沿面型ＤＢＤ的放电机理进行了分析，建 立了该过程的电路等效模型，推导了放电功率的计 正面和背面电极附近均会产生相似的放电空间。以 正面电极为例，当正面电极为阴极时，正离子向电极 移动，负离子和电子在外电场作用下向阳极移动，并 算公式，并对外加电压、频率等因素对沿面型ＤＢＤ 收稿１３期：２０１１－０２—２５ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１０７７０８９） 作者简介：李清泉（１９６９．），男，山东籍，教授，博士，从事气体放电、过电压等方面的研究工作； 许光可（１９８５．），男，山东籍，硕士研究生，从事气体放电方面的研究。 第１期 李清泉，等：沿面型介质阻挡放电的电气特性 ２７ 且电子在运动中不断与气体分子发生碰撞，使之电 离而产生大量新的电子，这些电子受到垂直方向的 电场力作用撞击介质板并且在介质表面积聚，其与 放电空间的正电荷共同作用，产生了一个与外加电 场方向相反的附加电场，随着介质上积聚电荷的增 加，附加电场的作用也在增强，气隙间总的场强下 降，当气隙间场强下降到小于气体的击穿场强时，放 电中断。 ＤＢＤ中采用高频交流电源供电，在电源的下半 个周期正面、背面电极极性反转，整个放电过程可以 不断持续下去。放电过程中在介质板表面积聚的电 荷，形成了一个除正面电极和背面电极之外的虚拟 电极，对放电的进行产生影响，基于此本文对ＤＢＤ 电路参数进行等效，建立了放电的电路模型。 ２ 沿面型ＤＢＤ的等效电路 ＤＢＤ过程伴随着介质板表面电荷的不断积聚 与释放，积聚电荷处的介质板表面可以等效为一虚 拟电极，沿面型ＤＢＤ放电过程中等效参数如图２所 示，放电的等效电路如图３所示。 图２沿面型ＤＢＤ等效参数 Ｆｉｇ．２ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ＤＢＤ ， Ｕ 图３沿面型ＤＢＤ等效电路示意图 Ｆｉｇ．３ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ＤＢＤ 等效电路中ｃ，为正面、背面电极间的等效电 容，Ｃ ＝ｅＳ／ｄ，其值由电极结构决定，与是否放电 无关。若ＤＢＤ背面电极不封装，两电极附近均会产 生等离子体，开关ｓ 、ｓ 所在支路分别代表了正面 电极和背面电极放电空间的等效电路，开关的闭合 与断开分别代表了两电极附近放电点燃与熄灭。 ｃ 。为虚拟电极与背面电极间的等效电容，其值由介 质板厚度、介质相对介电常数和等离子体在介质表 面覆盖的面积等决定，会随着放电的强弱而改变， Ｃ 为放电气隙的等效电容，尺 为放电的等效电阻， 其值均会受放电强弱的影响。放电维持电压 。 是 一个重要的电学参量，它的大小直接与放电的功率 有关，将 。。定义为一个平均放电电压，其值取决于 放电气体成分、间隙中的粒子浓度以及间隙宽度，在 放电作用的周期内是一个常量 。 实验使用高频交流供电，正面电极与背面电极 结构相似，两电极附近产生等离子体机理相同，背面 电极等效参数（ｓ 所在支路）代表意义与正面电极 等效参数意义也相同 。 图４为外加电压峰峰值Ｕ。。＝９．７６ｋＶ，频率ｆ＝ ９ｋＨｚ时的放电图形，图（ａ）示出电源电压Ｕ和测量 电容ｃ 两端电压Ｕ ；图（ｂ）为测量的Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图 形，该图形为平行四边形，Ａ—Ｄ、Ｂ－ｃ段对应放电阶 段，Ａ．Ｂ、Ｃ—Ｄ段对应放电熄灭阶段。 ＭＥ＾ＳＵＲＥ ●ｒ Ｃ｝憎 ｉ－ ｉ 电源电压ｌ廿 晦一峰埴 ７６＇／ ／。 ＯＨ２ ＾ 。 ：频苹 ＼ ： ／ ｅ．ｇ￣ｇ２ｔ ！《 离鞲 ／ ４ｌｌ柏Ⅲ 测量 电压瓿 ｛－ 一 ｛《 Ｖ ｆｂ１ 图４沿面型ＤＢＤ的测量图形 Ｆｉｇ．４ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｈｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ＤＢＤ 放电过程中等离子体的熄灭，可用图３中Ｓ。、Ｓ： 断开表示，此时电路中Ｃ 与测量电容ｃ 串联。Ｃ ：０．４７ Ｆ，与等离子体发生器计算电容值（ｎＦ、ｐＦ 级）相比极大，对电路电流影响很小，可以忽略其两 端的电压值，认为加在等离子体发生器两端的电压 值仍为电源电压值Ｕ。则电路中电流 ，．Ｃ。 ｄＵ＝Ｃ （１） ２８ 电工电能新技术 第３１卷 ｃ －ｃＭ （２） 即Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形中Ａ－Ｂ或Ｃ—Ｄ段的斜率乘以 测量电容Ｃ 值可计算ｃ 值，同理当放电进行时， 电路中Ｓ 、Ｓ：闭合， ，＝Ｃ１ ｄＵ＋ＣｄＩ ： （３） 本实验中正面、背面电极结构相似，背面电极未 封装，放电作用的周期内正面、背面电极附近等离子 体放电维持电压恒定且相等，即 Ｕｐｉ＝Ｕ ＝Ｕｐ＝Ｃｏｎｓｔ （４） ｃ。＋Ｃｄ。＋ｃ ｃ （５） Ｃｌ＋ＣｄＩ＋Ｃｄ２值可以通过式（５）Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形 放电阶段（Ａ．Ｄ或Ｂ．Ｃ段）的斜率乘以测量电容Ｃ 计算，将式（２）与（５）联立，可以分别解得Ｃ。，Ｃ 。＋ Ｃｄ２。 在等效电路中，放电过程中传输的总电荷 Ｑ＝Ｃ Ｕ＋（Ｃ 。＋Ｃ ）（Ｕ—Ｕ。） （６） 由于放电在正、负周期内是对称的，每半个周期 内放电阶段传输总电荷ａＱ可以通过Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形 纵坐标读取计算。上式中当Ｑ＝０时，从Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ 图形中读取出此时对应外加电压值Ｕ。，可计算放电 维持电压Ｕ ， Ｕｐ＝ （ ＋ ） ㈩ 电容Ｃ，在放电阶段传输电荷为 ａＱ。 ＝Ｃ （ 一Ｕ ） （８） 其中Ｕ 、Ｕ：分别为放电起始电压和熄灭电压 （近似为外加电压峰值）。放电时气隙两端的传输 电荷为总传输电荷与Ｃ．在放电阶段传输电荷之差， ａＱ ＝ａＱ一△Ｑ （９） 则可以计算放电功率Ｐ Ｐ ＝２ｆｖ △Ｑ （１０） ３实验结果与分析 图５为电源频率ｆ＝７ｋＨｚ，不同电压下利用式 （１０）计算的沿面型ＤＢＤ放电功率与Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形 法计算功率的比较。实验时线状放电电极宽度删ｔ ＝Ｗ２＝１ｍｍ，长度８７．５ｍｍ，气隙间距ｄ＝１ｍｍ，介质 为ＡＩ，Ｏ ，介质板厚度 ：１．２５ｍｍ。 图５中，电路模型计算的放电功率较好的吻合 了Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形法功率值，外加电压Ｕ ：ｌＯｋＶ，ｆ 图５模型计算功率与Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ法功率比较 Ｆｉｇ．５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ ｆｉｇｕｒｅｓ ＝７ｋＨｚ时，得Ｃ１＝１１．６ｐＦ，Ｃｄｌ＋Ｃｄ２＝２９，１ｐＦ，Ｕ。 ＝３．１ｋＶ。 模型应用于沿面型ＤＢＤ的等效具有可行性，通 过该模型的建立，能够计算出放电过程中等效电容、 放电维持电压 。以及放电传输电荷的变化情况， 进而能够了解沿面型ＤＢＤ的放电特性。 ４放电特性分析 ４．１外加电压对放电的影响 图６中随着电压增加放电气隙传输电荷ａＱ 非线性增加，曲线变化趋势与图５中功率增长趋势 基本一致。可以解释为，随着外加电压的增加，放电 起始电压 不变，而放电截止电压 ：逐渐增大， 通过Ｃ 的传输电荷ａＱ ，逐渐增大，但难以抵消总 放电电荷ａＱ增大的趋势，故ＡＱ 增大， 。值仅与 电极结构、放电气体成分等有关，放电过程中保持不 变，即频率不变时放电功率的增加是由于每半个周 期内放电电荷的逐渐增大引起的。对沿面型ＤＢＤ 而言，电荷的输运是发生在介质表面的放电薄层中， 电极表面没有确定的放电通道，因此电压的增加也 使得介质表面的放电面积逐渐增大。 图６ 放电电压对放电传输电荷的影响 Ｆｉｇ．６ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅｓ ｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｃｈａｒｇｅｓ 第１期 李清泉，等：沿面型介质阻挡放电的电气特性 ２９ ４．２外加频率对放电的影响 １０ ８ ６ ４ ２ ０ ７ ８ ９ １０ ｆ／ｋＨｚ 图７ 放电频率对功率的影响 Ｆｉｇ．７ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｏｗｅｒｓ 图７为频率７～１０ｋＨｚ时，三种电压下放电功率 的变化曲线，图中曲线近似为直线，即外加电压相同 时放电功率与频率成正比。电压相同时，放电气隙 两端维持电压 。、两极板间等效电容ｃ，等仅与电 极结构有关，不随外加电压频率的变化而改变，放电 起始与熄灭电压ｕ 、ｕ：保持不变，则放电时每半个 周期内， 与ＡＱ 保持不变，放电功率与频率成正 比。 ５ 结论 （１）建立了沿面型ＤＢＤ的等效电路，指出Ｃ 、 。等参数仅与放电电极的结构有关，不随外加电压 的改变而变化。通过计算每半个周期内的传输电荷 与放电时气隙两端维持电压，推导了放电功率的计 算公式。与Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形法计算功率进行比较，验 证了该模型方法的可行性。 （２）沿面型ＤＢＤ外加频率相同时，每半周期内 传输的电荷量随外加电压的增加而增大，放电传输 电荷与功率增长趋势基本一致，呈非线性增加，随着 放电电压的增加，放电面积增大，功率增加。 （３）沿面型ＤＢＤ在外加电压不变时，放电功率 与频率成正比。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： ［１］Ｋｏｇｅｌｓｃｈａｔ Ｕ．Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ—ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：Ｔｈｅｉｒ ｈｉｓｔｏｒｙ， ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｈｙｓｉｃｓ，ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００３，２３（１）：１＿４６． ［２］郝艳捧，阳林，王晓蕾（Ｈａｏ Ｙａｎｐｅｎｇ，Ｙａｎｇ Ｌｉｎ，Ｗａｎｇ Ｘｉａｏｌｅｉ）．大气压介质阻挡高频放电三种模式的Ｌｉｓｓａ． ｊｏｕｓ图形（Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ ｆｉｇｕｒｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｕｌｓｅ ｇｌｏｗ． Ｍｕｌｔｉ＿。ｐｕｌｓｅ ｇｌｏｗ ａｎｄ ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒ ‘ ｇｅｓ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖｏｌｔａｇｅｓ ａｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓ— ｓｕｒｅ）［Ｊ］．电工技术学报（Ｔｒａｎｓ．Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉ— ｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ），２００９，２４（６）：５—１１． ［３］ 刘勇，李清泉（Ｌｉｕ Ｙｏｎｇ，Ｌｉ Ｑｉｎｇｑｕａｎ）．电流体动力等 离子体发生器特性实验研究（Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ（ＥＨＤ） ｐｌａｓｍａ ａｃｔｕａｔｏｒ）［Ｊ］．电工 电能新技术（Ａｄｖ．Ｔｅｃｈ． ｏｆ Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ．＆Ｅｎｅｒｇｙ）． ２００９，２８（２）：２９—３２． ［４］Ｇａｄｒｉ Ｒ Ｂ．Ｏｎｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅ— ｖｅａｌｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｐｌａｓ— ｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，２７（１）：３６—３７． ［５］江中和（Ｊｉａｎｇ Ｚｈｏｎｇｈｅ）．大气压沿面辉光放电的理论 与实验研究（Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）［Ｄ］．武汉：华中科 技大学（Ｗｕｈａｎ：ＨＵＳＴ），２００３． ［６］Ｇｉｂａｌｏｖ Ｖ Ｉ，Ｐｉｅｔｓｃｈ Ｇ Ｊ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂａｒｉｒｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ｉｎ ｇａｓ ｇａｐｓ ａｎｄ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ． Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，２０００，３３：２６１８—２６３６． ［７］Ｂ Ｄｏｎｇ，Ｊ Ｍ Ｂａｕｃｈｉｒｅ，Ｊ Ｍ Ｐｏｕｖｅｓｌｅ，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎ． ｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ａ ＤＢＤ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｕｂｓｏｎｉｃ ａｉｒｌｆｏｗ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，２００８． ４１：１５５－２Ｏ１． ［８］Ｂｒａｕｎ Ｄ，Ｋｕｃｈｌｅｒ Ｕ，Ｐｉｅｔｓｃｈ Ｇ Ｊ．Ｍｉｃｒｏ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ｉｎ ａｉｒ—ｆｅｄ ｏｚｏｎｉｚｅｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９１，２４： ５６４－５７２． ［９］Ｓｔｅｉｎｌｅ Ｇ，Ｎｅｕｎｄｏｒｆ Ｄ，Ｈｉｌｌｅｒ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｆｌａｍｅｎｔｓ ｉｎ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ． Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，１９９９，３２：１３５０—１３５６． ［１Ｏ］李清泉，刘勇，孔苏丽（Ｌｉ Ｑｉｎｇｑｕａｎ，Ｌｉｕ Ｙｏｎｇ，Ｋｏｎｇ Ｓｕｌｉ）．电流体动力等离子体发生器的仿真优化（Ｏｐｔｉ— ｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ（ＥＨＤ）ｐｌａｓｍａ ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ）［Ｊ］．高电压技术（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔ。 ａｇｅ Ｅｎｇ．），２００９，３５（１）：１７—２１． ［１１］徐学基，诸定昌（Ｘｕ Ｘｕｅｊｉ，Ｚｈｕ Ｄｉｎｇｃｈａｎｇ）．气体放电 物理（Ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｈｙｓｉｃｓ）［Ｍ］．上海：复旦大学出 版社（Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｆｕｄａｎ Ｕｎｉｖ．Ｐｒｅｓｓ），１９９６． ［１２］Ｊ６ｒ６ｍｅ Ｐｏｎｓ，Ｅｒｉｃ Ｍｏｒｅａｕ，Ｇ６ｒａｒｄ Ｔｏｕｃｈａｒｄ．Ａｓｙｍｍｅｔ． ｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｎ ａｉｒ ａｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒ— ｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｉｎｄｕｃｅｄ ａｉｒｌｆｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．，２００５，３８： ３６３５．３６４２． （下转第８３页。ｃｏｎｔ．ｏｎ Ｐ．８３） 第１期 刘觉民，等：微机控制高频脉冲列实现晶闸管“双窄脉冲触发”的研究与应用（Ｐｒｏｃ．ＣＳＥＥ），２００５，２５（１１）：１４０—１４５． ８３ ［８］彭迎，阮江军，张宇，等（Ｐｅｎｇ Ｙｉｎｇ，Ｒｕａｎ Ｊａｎ￣ｕｎ， Ｚｈａｎｇ Ｙｕ，ｅｔ ａ１．）．脉冲变压器特快速暂态电压分布 计算（Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｒｙ ｆａｓｔ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｔｉｏｎ ｉｎ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）［Ｊ］．中国电机工程学报 ［９］Ｋ Ｋ Ｊａｉｎ，Ｐａｕｌ Ｗ Ｓ．Ｆａｓｔ－ｒｉｓｅ—ｔｉｍｅ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｂｕｉｌｔ ｆｒｏｍ ｒｏｔａｔｅｄ ｓｔａｃｋｅｄ １：１ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｐｌａｓｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，３４（５）：１８５３－１８５７． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｔｒｉｇｇｅｒ ｕｓｉｎｇ“ｄｏｕｂｌｅ ｎａｒｒｏｗ ｐｕｌｓｅ”ｂｙ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｉｎ ＬＩＵ Ｊｕｅ。ｍｉｎ ，ＦＵ Ｙｉ ，ＬＵ Ｗｅｎ－ｊｕｎ ，ＬＩ Ｙａ．ｐｉｎｇ （１．Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｒｅｌａｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｘｕｃｈａｎｇ ４６ １ ０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｉｎ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｐｕｌｓｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅｏｒｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ．ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｉｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｌａｔｃｈｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ，ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅｘｃｉ— ｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌｏａｄ ａｒｅ ｄｅｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｉｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ＬＭ－０ １ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｗａｖｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｄａｔａ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｇｉｖｅｓ ｇｏｏｄ ｓｙｍｍｅｔｒｙ， ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｂｒｉｄｇｅ“ｄｏｕｂｌｅ－ｎａｒｒｏｗ ｐｕｌｓｅ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ”ａｔ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｌｏａｄ．Ｉｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｔｒａｉｎ；ｔｈｅｏｒｅｍ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｅ；ｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｄｏｕｂｌｅ ｎａｒｒｏｗ ｐｕｌｓｅ ｔｒｉｇｇｅｒ；ｉｎ— ｄｌ】ｃｔｊｖｅ】ｏｎｄ （上接第２９页，ｃｏｎｔ．ｆｒｏｍ Ｐ．２９） Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ＬＩ Ｑｉｎｇ—ｑｕａｎ，ＦＡＮＧ Ｘｉｎ－ｚｈｅｎ，ＸＵ Ｇｕａｎｇ—ｋｅ，ＨＵ Ｐｅｎｇ—ｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ－ｔａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ ２５００６ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＤＢＤ）ｈａｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ａｉｒ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｈａｓ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｍｕｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅ ＤＢＤ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅｓ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ｗｏｕｌｄ ｆｏｒｍ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．Ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｌｅｃ— ｔｒｏｄｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｈａｒｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｐａｃｅ ｗｏｕｌｄ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｎ ａｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｓｕｒ— ｆａｃｅ ＤＢＤ ｉｓ ｃｒｅａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｏｗｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｒｉｖｅｄ，ｗｈｉｃｈ ａｇｒｅｅｓ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ ｆｉｇｕｒｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅｓ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ ｔｉｃｓ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｄｒａｗｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｃｈａｒｇｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｅｖｅｒｙ ｈａｌｆ ｃｙｃｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｒｅａｓ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅｓ ｒｉｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｏｗｅｒｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｏｌｔａｇｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ；Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ ｆｉｇｕｒｅｓ； ｖｉｒｔｕａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｏｗｅｒ