串联谐振模式下塑料薄膜高压电晕处理负载特性分析

电流大小与逆变控制电路中设定的锁相滞后角的大小有关，所以实验测得的数据是在此种状态下（电流滞后角约为10°）的伏安值。

图6 对应直流母线的负载伏安特性

　　图6中"7"为7根电极，"9"为9根电极，从图6可以看出，在开始出现电晕放电时（约为100V），电流增大较快，当达到几乎完全放电（约300V）时，加大输出电压，电流增大速度减慢。此时消耗的大部分能量在气隙放电上。负载的谐振频率随输出功率的增大而降低，原因是前述的等效电容增大的缘故。电晕放电的输出功率与谐振频率f有关，在同样条件下，频率越高输出功率就越大，所以若要获得足够的处理功率得设法提高谐振频率，其中方法之一是减小升压变压器的漏感。

　　4 仿真与实验结果

　　由图5等效电路建立仿真模型，用PSPICE9.2针对某种特定条件进行仿真，整个电路的谐振频率主要由Lp和Cg决定，取其参数为Lp=38mH（与实验中测得的变压器漏感相同），Cg=1.67nF，Cd=500nF，Rg=10kΩ，此时电路的谐振频率约为20kHz，升压变压器模型略去，直接用20kHz，200V方波电源代替，两个稳压管击穿电压设定为500V。

　　图7(a)给出了仿真电压电流波形，电流波形是畸变的正弦波，电压从正到负或负到正跳变的过程中，电流波形发生畸变，这是气隙击穿后的恒压源特性造成的，外加电场跳变时，气隙放电熄灭，重新建立起反向电场。从仿真波形及实验波形中均可以看到这个波形的畸变。从严格意义上说这已经不是处于串联谐振状态了，谐振电压达到一定值后被箝位在气隙平均放电电压Vd上，阻止它进一步上升。

　　实验测得输出电压电流波形如图7(b)，其中电压为50v/div，电流25A/div。从波形图可以看出，电路工作在稍偏感性的谐振状态，电压电流波形接近理想。其中电流峰值附近的毛刺是电晕放电所引起的。

(a)仿真波形

(b)实验波形

图7 仿真及实验电压电流波形

　　5 结语

　　本文在仿真和实验的基础之上分析了塑料薄膜表面高压电晕处理负载特性及等效电路。气体在电晕放电过程中呈现恒压特性。电晕负载的非线性及多变性也给逆变器的设计带来一定困难。利用串联谐振达到输出高压及功率要求的电晕处理实现方式，在工业中得到广泛的应用。对于负载特性的分析是合理设计电晕处理发生器的基础。