關鍵詞：電暈處理電源；功率控制；脈沖密度調制

    1 概述

    塑料與傳統的包裝材料(如紙、玻璃、金屬)相比[1]，具有質輕、防潮、防腐、價廉、易成型等優點，塑料薄膜表面電暈處理原理是通過在電極上施加高頻高壓電源（對于塑料薄膜表面處理來說，電壓一般在10kv～13kv之間，頻率在10khz～30khz左右），使電極放電，氣體電離后產生的各種能量粒子(如正負離子、電子、光子等)在強電場的作用下，加速沖擊處在電極之間的高聚物表面，使表層分子連接的化學鍵斷裂而絳解，增加表面的粗糙度。 電暈放電負載的物理結構和等效電路如圖1所示。當電暈負載兩端的外加電壓低于氣體放電起始電壓vs時，放電通道不發生放電現象，此時電暈負載可以等效為放電通道的間隙電容cg和絕緣介質電容cd串聯。

    當外加電壓高于vs時，放電通道開始放電，絕緣介質電容cd基本保持不變，但負載總的等效電容cz具有隨外加電壓的升高而逐漸變大的特點，其等效電路如圖1（b）所示。電阻r等效為放電時能量的消耗[2]。 電暈放電處理的目的是增加塑料表面的粘結程度。總體來說，電暈放電處理過程需要特殊設計的電源，能夠提供10～20kv，20～50khz的電壓，并在大氣壓的情況下保持穩定的放電[3]。在工業應用中還需要該電源能夠對不同材料，不同厚度的材料進行相應的處理。這就要求該電源能夠具有寬范圍調功的能力。脈沖密度調制（pdm）控制策略能夠滿足以上要求。

    2 pdm控制基本原理

    為了簡化起見，升壓變壓器和電暈放電負載用簡單的lcr諧振電路來表示，如圖2所示。圖3為電壓型串聯諧振逆變pdm的開關工作模式。傳統的電壓型逆變器在模式1和模式2之間交替工作，從而產生方波交流狀態。而pdm逆變器的工作模式除了模式1和模式2外，還有模式3，即將門極驅動信號提供給s3和s4，使得一個igbt和另一個igbt的反并聯二極管導通，給輸出電流提供雙向流動的通路，使輸出端產生零電壓狀態。這樣，pdm便以一定的控制序列調制輸出電壓，并且與諧振負載的諧振電流同步。

    3 pdm控制系統的實現

    圖4所示是pdm逆變器的控制框圖。控制電路分為兩個部分：一個是pdm中的鎖相控制電路，另一個是pdm反饋控制電路。pdm控制中的鎖相電路包括相位探測器（pd），低頻濾波（lpf1），壓控振蕩器（vco），模擬開關（as）和峰值探測器（pcd）。因為無法精確地探測到數值很小的電流，傳統的pll電路不能在輕度表面處理時正常工作，as和pcd的組合能夠解決該問題。從pcd檢測的輸出信號在lpf1的輸入端開通或著關閉as。在輸出電流的峰值比預設的電平大的時候，as保持關斷，從而是傳統的鎖相電路。在峰值電流比預設的電流小的時候，as開通。在這種情況下，lpf1中的電容使得vco以as開通前相同的頻率工作。

    pdm反饋電路包括比較電路，同步電路和低通濾波電路（lpf2）。控制信號波形如圖5所示。平均輸出電壓的參考電壓v＊控制零電平的寬度。實際平均電壓vo是實際的交流電壓狀態m通過lpf2得到的。v＊和vo的比較產生一個交流電壓狀態參考，將選擇pdm逆變器工作于何種模式，要么是方波交流狀態,要么是子諧振序列中的零電壓狀態。包含有d類型觸發器的同步電路將防止在諧振周期內電流狀態發生變化，vco的輸出信號和交流狀態參考m＊分別做為時鐘信號和數據信號輸入d型觸發器中。同步電路在時鐘信號即vco的輸出的每一個上升沿讀取m＊并在下一個子諧振周期內保持邏輯信號m。邏輯電路在交流方波狀態m=1產生交替的模式1和模式2，在m=0時產生第三個模式。經過邏輯運算得到的信號a、信號b及它們反相后的信號將輸入給死區電路，從而產生2μs的死區以避免直流輸入的短路現象。

&nbs