Les Décharges de Barrière Diélectrique (DBD) sont une technologie qui a été développée depuis le début du siècle dernier et ces dernières années, leurs applications se sont étendues à divers domaines de l'industrie. Malheureusement, dans le présent, il n'y a pas de relation claire entre la géométrie du réacteur DBD, son alimentation électrique et l'efficacité du processus piloté par le DBD. De cette manière, il serait souhaitable de disposer d'un système permettant la caractérisation des DBD pour établir les relations entre les paramètres d'entrée et de sortie du procédé pour améliorer son efficacité ou sa cadence de production.
Par conséquent, la proposition, la mise en œuvre et le test d'un tel système seront expliqués dans ce travail. La méthodologie à employer peut-être étendue à plusieurs procédés DBD mais l'application choisie est la production d'ultraviolets (UV) au moyen de lampes à excimère DBD destinées à la production d'UV.
La conception de la plate-forme de caractérisation comprend la sélection des valeurs limites des paramètres électriques pour couvrir une plage de puissance élevée dans les différentes configurations géométriques que le DBD peut avoir. Ceci est réalisé en considérant une modélisation théorique et expérimentale du DBD pour identifier un circuit électrique équivalent qui peut être étudié en interaction avec l'alimentation.
La conception de l'alimentation est basée sur les meilleurs critères de contrôle et d'ajustement des paramètres électriques de la puissance pulsée injectée dans le DBD couvrant une large plage de puissance pour l'ensemble des dimensions DBD à tester. La topologie choisie permet de changer indépendamment trois variables dans la forme d'onde de courant que le DBD reçoit, ce qui permet de les relier à la sortie du processus DBD, dans ce cas la production UV des lampes à excimère.
To complete the characterization platform, a control and acquisition interface is designed and implemented allowing the automatic characterization of one DBD, sweeping a set of operating points and, collecting and saving the electric and process (UV radiation) measurements to analyze later.
Pour compléter la plate-forme de caractérisation, une interface de contrôle et d'acquisition est développé et mise en œuvre permettant la caractérisation automatique d'un DBD, balayant un ensemble de points de fonctionnement et, collectant et sauvegardant les mesures électriques et de procédé (rayons UV) pour analyser ultérieurement.
Les données acquises permettent de décider quelles sont les meilleures conditions, en termes de dimensions physiques pour le réacteur DBD et des paramètres électriques pour l'alimentation électrique, qu’il soit pour améliorer l'efficacité de la conversion d'énergie (dans ce cas de l'électrique vers l'UV) ou pour maximiser le rendement du processus (dans ce cas les rayons UV) que le DBD peut fournir.
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Dielectric Barrier Discharges (DBD) are a technology that has been developed since the beginning of the last century and in recent years their applications have spread to various fields of industry. Unfortunately, at present, there is no clear relationship between the geometry of the DBD reactor, its power supply, and the efficiency of the process driven by the DBD. In such a way, it would be desirable to have a system allowing the characterization of DBDs to establish the relations between the input and output parameters of the process to improve its efficiency or production rate.
Therefore, the proposal, implementation, and test, of such a system will be explained in this work. The methodology to be employed can be extended for several DBD processes but the selected application is the ultraviolet (UV) production by means of DBD excimer lamps destined to UV production.
The design of the characterization platform comprises the selection of the limiting values for the electric parameters to cover a high range of power in the different geometrical configurations that the DBD can have. This is achieved considering theoretical and experimental modeling of the DBD to identify an equivalent electric circuit that can be studied in interaction with the power supply.
The design of the power supply is based on the best criteria for control and adjustment of the electrical parameters of the pulsed power that is injected into the DBD covering a wide range of power for the entire set of DBD dimensions to be tested. The selected topology allows changing independently three variables in the current waveform that the DBD receives, making it possible to relate them to the DBD process output, in this case, the UV production of the excimer lamps.
To complete the characterization platform, a control and acquisition interface is designed and implemented allowing the automatic characterization of one DBD, sweeping a set of operating points and, collecting and saving the electric and process (UV radiation) measurements to analyze later.
The acquired data enable to take a decision about what are the best conditions, in terms of physical dimensions for the DBD reactor and electric parameters for the power supply, whether to improve the efficiency in the energy conversion (in this case from electric to UV) or to maximize the process output (in this case the UV radiation) that the DBD can deliver.
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