Cette thèse de doctorat contribue au traitement des oxydes d'azote (NOX) à l'aide d'un plasma froid ou non thermique utilisant la décharge à barrière diélectrique (DBD) en évaluant l'utilisation de l'alimentation à tension carrée (SVPS) pour cette application. Bien que cette alimentation soit largement utilisée par les chercheurs en DBD, aucune étude n'a jusqu'à présent expliqué théoriquement comment les composants de l'alimentation affectent le comportement du plasma dans la DBD.
Afin de comprendre l'interaction entre la source et le DBD, un modèle de circuit est proposé qui inclut les composants parasites du transformateur élévateur, l'onduleur à pont complet et le modèle électrique du DBD. Après avoir effectué une analyse du circuit à l'aide du plan d'état, nous avons obtenu un ensemble d'équations qui nous permettent de calculer les caractéristiques électriques du DBD, telles que la puissance moyenne fournie par la source, la durée des décharges et la tension de crête au DBD, qui, comparées aux données expérimentales dans deux types de DBD, présentent des erreurs inférieures à 10 %, pour plusieurs points de fonctionnement.
Ces équations permettent également de dimensionner le SVPS de manière adéquate pour les applications DBD, où les objectifs à atteindre correspondent aux caractéristiques électriques des décharges. Nous proposons une méthodologie de conception pour l'alimentation électrique qui a été testée expérimentalement dans un banc de traitement des NOX et nous montrons une conception théorique pour un banc de traitement des PM.
Compte tenu de l'importance de faire des progrès dans les méthodes de traitement des NOX étant donné les problèmes environnementaux et de santé que les émissions de NOX causent actuellement, nous présentons une étude expérimentale sur l'effet des paramètres électriques du SVPS, tels que la durée de l'impulsion de courant pendant la décharge, sur l'abattement des NOX dans un banc expérimental. Cette étude a montré qu'il est possible de trouver des points de fonctionnement de la source qui produisent une élimination de NO dans le banc de laboratoire proche de 100 %. |
This doctoral thesis contributes to the treatment of nitrogen oxides (NOX) with cold or non-thermal plasma using dielectric barrier discharge (DBD) by evaluating the use of the square voltage power supply (SVPS) for this application. Although this power supply is widely used by DBD researchers, so far, no study has explained theoretically how the power supply components affect the plasma behavior in the DBD.
In order to understand the interaction between the source and the DBD, a circuit model is proposed that includes the step-up transformer parasitic components, the full bridge inverter, and DBD electrical model. After performing a circuit analysis using the state plane, a set of equations was obtained that allows us to calculate the electrical characteristics of the DBD, such as the average power delivered by the source, the duration of the discharges, and the peak voltage at the DBD, which, when compared with experimental data in two types of DBD, present errors lower than 10 %, for several operating points.
These equations also allow adequate SVPS size for DBD applications, where the objectives to be met correspond to the electrical characteristics of the discharges. We propose a design methodology for the power supply that was experimentally tested in an experimental NOX treatment bench and show a theoretical design for a PM treatment bench.
Considering the importance of making advances in NOX treatment methods given the environmental and health issues that NOX emissions currently cause, we present an experimental study on the effect of the electrical parameters of the SVPS, such as the duration of the current pulse during discharge, on NOX abatement in an experimental bench. This study showed that it is possible to find operating points of the source that produce a NO removal in the laboratory bench close to 100 %. |