Σχεδιασμός και υλοποίηση προγραμματιζόμενου τροφοδοτικού υψηλής τάσεως για εφαρμογές τεχνολογίας πλάσματος

• Κύριος συγγραφέας: Μητρονίκα, Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Σβάρνας, Παναγιώτης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Τροφοδοτικό υψηλής τάσης; Ημιτονοειδής εναλλασσόμενη τάση; Ψυχρό πλάσμα ατμοσφαιρικής πίεσης; High voltage power supply; Sinusoidal voltage (AC); Cold atmospheric pressure plasma; 621.319 13

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και υλοποίηση προγραμματιζόμενου τροφοδοτικού, ικανού να δημιουργεί πολύ καλά καθορισμένες κυματομορφές τάσης ημιτονοειδούς μορφής, πλάτους δεκάδων kV και συχνότητας 10 kHz. Τέτοια τροφοδοτικά βρίσκουν εφαρμογή στη βιομηχανία και πιο συγκεκριμένα στο κομμάτι της επεξεργασίας των υλικών μέσω αντιδραστήρων εκκένωσης διηλεκτρικού φράγματος (DBD) καθώς επίσης και σε βιοιατρικές εφαρμογές μέσω αντιδραστήρων εκκένωσης διηλεκτρικού φράγματος (DBD) ή πιδάκων πλάσματος (Plasma Jets). Προς αυτή τη κατεύθυνση, σχεδιάστηκε αρχικά προγραμματιζόμενο τροφοδοτικό χαμηλής τάσεως συνεχούς ρεύματος και μεταβαλλόμενου πλάτους μεταξύ 0 και 12 V. Στη συνέχεια, σχεδιάστηκε το τροφοδοτικό υψηλής τάσεως ημιτονοειδούς μορφής μεταβαλλόμενου πλάτους από 0 έως 30 kVp-p και συχνότητας 10 kHz, ενώ η συνολική αρμονική διαταραχή (THD) παραμένει πρακτικά αμελητέα (μικρότερη του 1% σε ωμικό φορτίο). Παρόλο που ο μετασχηματιστής ανύψωσης τάσης στην έξοδο του τροφοδοτικού παρέχει 50 mArms σε καθαρά ωμικό φορτίο, είναι διαστασιοποιημένος με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχει αιχμές ρεύματος πλάτους μέχρι και 1 Α, σαν αυτά που εμφανίζονται στις εκκενώσεις διηλεκτρικού φράγματος. Κατά βάση, το τροφοδοτικό αυτό αποτελείται από τρία μέρη. Την παραγωγή ενός βασικού σήματος αναφοράς ημιτονοειδούς μορφής μέσω της Άμεσης Ψηφιακής Σύνθεσης (Direct Digital Synthesis) το οποίο οδηγείται στο δεύτερο μέρος, σε έναν ακουστικό ενισχυτή και στη συνέχεια οδηγείται στο τρίτο μέρος του τροφοδοτικού το οποίο είναι το πρωτεύον τύλιγμα ενός μετασχηματιστή ανύψωσης τάσης. Όλες οι λειτουργίες του τροφοδοτικού ελέγχονται μέσω του μικροεπεξεργαστή «dsPIC33EP128GP504» με ενσωματωμένο κώδικα, παρέχοντας έτσι ευελιξία και ακρίβεια στη λειτουργία του. Ένα φιλικό προς το χρήστη περιβάλλον με τη χρήση οθόνης υγρών κρυστάλλων επιτρέπει α) τη μεταβολή της υψηλής τάσης εξόδου, και β) την επιλογή συνεχόμενης ή διακοπτόμενης εξόδου της τάσης με την επιλογή μεταβαλλόμενου λόγου κατάτμησης (δηλαδή την παροχή πακέτων ημιτόνου). Επιπροσθέτως, έχει σχεδιαστεί ειδικό κύκλωμα για ασφαλή λειτουργία καθώς επίσης και κυκλώματα με TTL εξόδους για σκανδαλισμό και συγχρονισμό άλλων εξωτερικών συσκευών ενώ έχει τοποθετηθεί σε ειδικό μεταλλικό κουτί για λόγους προστασίας. Καταληκτικά, αξίζει να σημειωθεί πως με τη χρήση του τροφοδοτικού που αναπτύχθηκε, διενεργήθηκαν επιτυχώς πειράματα σε αντιδραστήρες ψυχρού πλάσματος ατμοσφαιρικής πίεσης. Τα αποτελέσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας θα παρουσιασθούν στο διεθνές συνέδριο υψηλών τάσεων (ISH) που θα διεξαχθεί στο Μπουένος Άιρες της Αργεντινής στις 28 Αυγούστου 2017.