本发明涉及一种水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法，属于双氧水制备装置技术领域。
背景技术：
双氧水是一种绿色氧化剂，反应产物无污染，与绝大多数物质都能发生化学反应，具有反应速度快、反应用量小、反应可控的特点，被广泛应用于漂白工业、合成工业、电镀工业、三废处理、食品和医药工业等领域。
目前工业上主要采用蒽醌法生产双氧水，生产设备投资大，体积庞大，在生产过程中仍不可避免采用钯、金等贵金属负载催化剂将氢氧根直接合成双氧水，存在着高选择性与高转化率不可兼得等弊端。因此现在急需一种系统能够对双氧水制备装置的能量效率进行调控。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、水膜放电双氧水制备装置、可编程ac/dc电源、pdm高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元；
水膜放电双氧水制备装置包括水膜产生单元和dbd反应器，水膜产生单元在dbd反应器上产生水膜，dbd反应器产生双氧水；
气源的气泵通过气体流量检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，液源的液泵通过液体流量检测调节单元与水膜产生单元连接；数据采集与调控单元分别连接可编程ac/dc电源、pdm高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程ac/dc电源还与pdm高压激励电源连接，pdm高压激励电源为dbd反应器供电，电参数检测单元测量dbd反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量dbd反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。
气体流量监测调节单元包括依次连接的气体流量调节单元和气体流量监测单元，气体流量调节单元连接气泵，气体流量监测单元连接水膜双氧水制备装置。
液体检测调节单元包括依次连接的液体流量调节单元和液体流量检测单元，液体流量调节单元连接液泵，液体流量检测单元连接水膜产生单元。
水膜产生单元包括水槽，水槽的底部设置有通孔，水槽底部设置有刷子；dbd反应器包括主动轮、薄膜、若干高压电极、若干低压电极和收集槽，高压电极为滚筒结构，主动轮和若干高压电极依次排列，并且与薄膜构成传送带结构，每个高压电极的上方均设置一低压电极，刷子在传送带结构的上层薄膜上刷出水膜，刷水膜的位置位于第一个高压电极上游，收集槽位于传送带结构下方，收集槽一个侧边设置有刮板，刮板与传送带结构的下层薄膜贴靠，将附着的双氧水刮进收集槽。
电参数检测单元包括电压衰减器、电压互感器和电流互感器，电压衰减器连接pdm高压激励电源的输出端，测量dbd反应器的供电电压，dbd反应器通过积分电容接地，电压互感器测量积分电容两端的积分电压，电流互感器测量接地回路中的放电电流。
还包括压缩机，压缩机的两端分别与水膜放电双氧水制备装置的出气口和气泵连接。
水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统的调控方法，包括以下步骤，
初始化；
电参数检测单元测量dbd反应器的供电电压、dbd反应器的放电电流以及积分电压；光谱检测单元测量dbd反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度；
数据采集与调控单元对测量的数据进行采集和计算，进行相对光量子产生能效比评估；
调节可编程ac/dc电源输出电压以及供电能量的参数值，使水膜放电双氧水制备装置工作在最佳运行状态，即相对光量子产生能效比最高。
相对光量子产生能效比的公式为，
其中，eer为相对光量子产生能效比，i为羟基的相对光谱强度，em,j为一个调功周期供电的总能量；
em,j＝ndm,jed,a或者
其中，ed,a为单个供电周期平均能量，
采用牛顿爬山法，调节可编程ac/dc电源输出电压以及供电能量的参数值，使相对光量子产生能效比最高。
本发明所达到的有益效果：1、本发明可对双氧水制备装置的能量效率进行调控，保证其工作在最佳运行状态；2、本发明的双氧水制备装置采用水膜放电双氧水制备装置，采用介质阻挡放电(dbd)原理制取双氧水，实现通过氧气和水到产物双氧水收集的全自动生产方式，能够快速制取双氧水。
附图说明
图1为本发明系统整体功能框图；
图2为水膜放电双氧水制备装置的结构图；
图3为本发明系统的整体连接图；
图4为衰减器结构示意图；
图5为方法的流程图；
图6为电参数采集功能框图；
图7为功率密度调制电源典型供电波形；
图8(a)高压交流电源激励下的供电波形；
图8(b)dbd典型李萨如图；
图9为放电电流处理子程序图；
图10为供电能量计算子程序图；
图11为供电周期起始点查找示意图；
图12为单个供电周期分离流程；
图13为等效参数计算子程序图；
图14为相对光量子产生能效比计算子程序图；
图15为牛顿爬山法的xx-eer图；
图16为可编程ac/dc电源调节反应器供电电压过程图；
图17为pdm高压激励电源输出电压占空比和供电频率控制原理；
图18为调功周期控制原理；
图19为调功周期控制信号电路图；
图20为供电频率调节原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、压缩机、水膜放电双氧水制备装置、可编程ac/dc电源、pdm高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元。
液源的液泵通过液体检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置连接，气源的气泵通过气体流量监测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，压缩机的两端分别与水膜放电双氧水制备装置的出气口和气泵连接，使气体可循环利用，数据采集与调控单元分别连接可编程ac/dc电源、pdm高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程ac/dc电源还与pdm高压激励电源连接，pdm高压激励电源为dbd反应器供电，电参数检测单元测量dbd反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量dbd反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。
上述水膜放电双氧水制备装置如图2所示，包括箱体9，箱体9内设置有水膜产生单元和dbd反应器，水膜产生单元在dbd反应器上产生水膜，dbd反应器产生双氧水。
dbd反应器包括主动轮2、薄膜3、若干高压电极4、若干低压电极6和收集槽，高压电极4为滚筒结构，高压电极4上套上一层绝缘套作为放电介质层，材料可为聚四氟乙烯、橡胶等，主动轮2和若干高压电极4依次排列，并且与薄膜3构成传送带结构，每个高压电极4的上方均设置一低压电极6，低压电极6为条状，收集槽5一个侧边设置有刮板，刮板与传送带结构的下层薄膜3贴靠，将附着的双氧水刮进收集槽5。
水膜产生单元包括水槽1，水槽1的底部设置有通孔，孔径大小一般以0.5mm—2.5mm为宜，水槽1底部设置有刷子8，刷子8在传送带结构的上层薄膜3上刷出水膜，刷水膜的位置位于第一个高压电极4上游，水槽1中的液体沿通孔流出，顺着刷子8流至薄膜3，随着薄膜3的移动形成水膜。
上述气体流量监测调节单元不仅可以监测气体流量，还能调节气体流量，因此该气体流量监测调节单元包括依次连接的气体流量调节单元和气体流量监测单元，气体流量调节单元连接气泵，气体流量调节单元可采用调节阀，气体流量监测单元连接水膜双氧水制备装置，气体流量监测单元可采用小流量涡街流量计、v锥流量计、金属转子流量计或玻璃转子流量计。
上述液体流量监测调节单元不仅可以监测液体流量，还能调节液体流量，因此该液体流量监测调节单元包括依次连接的液体流量调节单元和液体流量监测单元，液体流量调节单元连接液泵，液体流量监测单元连接水膜双氧水制备装置。
如图3所示，电参数检测单元包括电压衰减器、电压互感器和电流互感器，电压衰减器连接pdm高压激励电源的输出端，测量dbd反应器的供电电压，dbd反应器通过积分电容接地，电压互感器测量积分电容两端的积分电压，电流互感器测量接地回路中的放电电流。为了能观测这些原始数据，设置示波器，示波器分别与电参数检测单元、数据采集与调控单元相连接，供电电压、积分电压和放电电流可实时显示；为了更加自动化，气体流量监测调节单元和液体流量监测调节单元都连接数据采集与调控单元，实现流量的采集和控制。
如图4所述，电压衰减器为高电压衰减器，供电电压峰值在20到40kv，采用电容分压法将高电压信号转换成低电压信号接入示波器中。vrh是pdm高压激励电源的输出端，即dbd反应器高压供电端；ch1表示示波器的供电电压采集通道接口，c1和c2采用高压电容。
上述可编程ac/dc电源用于设定pdm高压激励电源的输入电压及整个系统的功率。
上述pdm(功率密度调制)高压激励电源，作为dbd反应器的激励电源，其供电的功率密度、电压、放电强度都可进行调节，因此dbd反应器的供电条件随着pdm高压激励电源的工作模式而改变。
上述光谱检测单元采用光谱仪，用以测量dbd反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度，光谱仪的探头7与薄膜3贴靠。
数据采集与调控单元可采用上位机/下位机，通过集线器与外部设备连接，上位机/下位机接收并处理电参数(即供电电压、放电电流以及积分电压)和相对光谱强度，判断水膜放电双氧水制备装置是否工作在最佳运行状态(放电状态)，从而对可编程ac/dc电源和pdm高压激励电源进行控制，确保水膜放电双氧水制备装置工作在最佳放电状态。
如图5所示，上述系统的调控方法，包括以下步骤：
步骤1，初始化：即先设定好可编程ac/dc电源和pdm高压激励电源的参数，调整好dbd反应器的工作状态。
步骤2，电参数检测单元测量dbd反应器的供电电压、dbd反应器的放电电流以及积分电压；光谱检测单元测量dbd反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。
如图6所述，dbd反应器的供电条件随着pdm高压激励电源的工作模式而改变，pdm高压激励电源的工作模式通过改变供电时间、供电频率、占空比进行调节。在放电过程中，对dbd反应器进行相对光谱强度、放电电流、供电电压和积分电压的检测，由上位机/下位机(数据采集与调控单元)进行数据的计算和处理。
步骤3，数据采集与调控单元对测量的数据进行计算，进行相对光量子产生能效比评估。
如图7为pdm高压激励电源的典型供电波形，定义图中的tm,j为一个功率密度调制周期，简称调功周期，对于一个固定频率的pdm高压激励电源，在调节输出功率和电压时，tm,j是固定的，m表示调功周期，j表示调功周期的个数；定义图中的ton,j为一个调功周期内的供电持续时间，由多个供电周期组成，在tm,j固定时，通过改变ton,j即可改变供电能量。因此，对于pdm高压激励电源，供电电压、单个供电周期的频率、一个供电周期中的放电次数都可以进行调节。由于pdm高压激励电源具有放电不连续，放电频率可调，供电周期个数可变等特点，这里设计了一种可对单个供电周期能量进行累加计算，得到总能量的方法，此方法既能计算连续工作状态下的供电能量，又能计算非连续工作状态下的供电能量。
结合图中的典型供电波形图，通过改变ton,j来调整功率密度，因此采用以下计算方法获得供电能量：
其中，ed,i为单个供电周期能量，td,i为单个供电周期，u(t)为供电电压，i(t)为供电电流。
为一个调功周期中供电时间的占空比是供电持续时间与调功周期的比值，表示为：
其中，dj为一个调功周期中供电时间的占空比是。
一个调功周期内供电周期个数表示为：
其中，ndm,j为一个调功周期内供电周期个数。
一个调功周期供电的总能量，即
其中，em,j为一个调功周期供电的总能量。
一个调功周期供电的总能量还可以通过单个供电周期平均能量得到：
em,j＝ndm,jed,a(5)
其中，ed,a为单个供电周期平均能量。
当dbd反应器工作在连续状态时，运行时间内总供电周期个数可以表示为：
其中，non,t是运行时间内总供电周期个数，tt为运行总时间。
总供电能量表示为：
其中，et为总供电能量。
根据(1)，(6)，(7)和(8)式可得到：
如图8(a)所示，显示了pdm高压激励电源的典型电压电流波形。图8(a)是供电周期的波形，在供电电流波形中可以观察到微放电的产生，对应图8(b)中标记的ab和cd时段，并且在标记为bc和da的时段中具有位移电流。图8(b)是pdm高压激励电源的供电能量的电压电荷李萨如图形。一个供电周期的能量与李萨如图形的面积成正比。通过李萨如图形可以得到部分放电特性。
由于
其中，cm是接地回路中外接积分电容的容值，um(t)为累积电荷电压。
其中供电能量表示如下：
将(10)式带入(1)式可得：
其中，sd,i是相应供电周期李萨如图形面积。
将(11)代入(9)，利用李萨如图形面积来表示供电能量，可以得到运行时间内dbd反应器消耗的总能量(即总供电能量)为：
使用图8(b)中四个点的坐标，dbd反应器的等效电容可以计算如下：
其中，c、cd和cg分别是总等效电容，介电电容和放电间隙电容。这些电容的值可以通过调整加载在dbd反应器上的供电电压和能量来改变，(ux1,uy1)、(ux2,uy2)、(ux3,uy3)、(ux4,uy4)代表李萨如图形的四个顶点坐标，各顶点的横坐标和纵坐标分别为相应时间点上的积分电容电压和供电电压。
以放电区域的羟基相对光谱强度作为双氧水合成的调控参量，定义羟基自由基的相对光量子产生的能效比公式为，
其中，eer为相对光量子产生能效比，i为羟基的相对光谱强度。
相对光量子产生能效比随着供电能量的改变而改变，供电能量与供电电压和供电周期个数有关。供电电压幅值是通过改变pdm高压激励电源的输入电压(即可编程ac/dc电源)的输出电压得到的，pdm高压激励电源输出的供电周期个数决定了供电的功率密度。供电电压的最大可调节范围为10到30kv，pdm信号的占空比调整范围为dj＝0～1。在供电电压和供电周期个数调节范围内，得到最佳的相对光量子产生能效比之后，可确定供电电压和功率密度的最佳调节范围。
在上位机/下位机(数据采集与调控单元)中通过供电电压处理子程序、放电电流处理子程序、供电能量计算子程序、等效参数计算子程序、量子产生能效比子程序，分别得到供电电压峰-峰值、有效放电时间、微放电平均强度、系统运行时间内总供电能量、单个供电周期平均能量、反应器等效电容、量子产生能效比。
第一个进行的是供电电压处理子程序，在这一部分，只需自动读取上位机/下位机上存储的供电电压，之后得到供电电压的峰-峰值进行显示输出。
如图9所示，是放电电流处理子程序，该部分得到运行过程中的平均微放电强度和有效放电总时间。自动读取放电电流，然后进行对放电电流波形的重构，将得到的放电电流波形进行平滑处理(savitzky-golay平滑算法)，将平滑处理后的电流波形数据进行存储，之后原始的放电电流数据与平滑处理过的电流数据相减，得到放电过程中的微放电电流的波形数据。对微放电电流数据进行检测，得到每一供电周期的放电起始时间和放电截止时间，计算出单个供电周期的有效放电时间，有效放电时间即电流波形上发生微放电的时间。将所有供电周期的有效放电时间累加，得到有效放电总时间。另外，对得到的微放电电流数据进行检测，得到每一供电周期的微放电脉冲峰值，计算放电过程中的平均微放电强度。
如图10所示，是供电能量计算子程序，该部分得到运行过程中的单个供电周期的能量平均值和总供电能量。自动读取供电电压与积分电压，根据得到的数据进行单个周期的李萨如图形重构。由于李萨如图形是两个正交矢量在做周期性振荡时合成的曲线，两个矢量的振动频率相同，能够合成封闭的图形。但是在振动过程中，矢量的模是不固定，因此每个周期合成的图形大小会有差异。在进行供电能量计算时，需要对每个周期李萨如图形的面积进行计算，因此要进行图形的重构并对每个周期进行分离，确立图形分离的规则。
重构过程如下：以积分电压为横坐标数据，供电电压为纵坐标数据，进行图形重构。此时得到的是所有供电周期堆叠的李萨如图形。由于单个供电周期对应的是单个李萨如图形，因此需进行单个周期图形分离。
在绘制李萨如图时，单个供电周期波形数据分离具体流程如下：读取供电电压、供电电流、积分电压数据，首先找出在存储长度内供电电压最大值点对应的横坐标ta和供电电压最小值点对应的横坐标tb。pdm高压激励电源的放电波形中，供电电压最大值和最小值是相邻的两个极值点，所以ta和tb的间隔是半个供电周期的时间。在介质阻挡放电中，系统呈容性，供电电流的相位比供电电压超前90°，所以供电电压最大和最小值的横坐标在供电电流波形对应的是两个相邻零点。选择ta和tb两者中数值较小的点，在供电电流波形中进行供电起始点的确定。将选取点的横坐标递减半个供电周期，每次递减后，都对递减后的点进行斜率判断，若斜率大于设定门限，表示该坐标点在供电过程中，继续递减直至斜率小于设定门限；若斜率小于设定门限，则表示该点不是供电过程中的点。对于斜率小于设定门限的点，记为可疑起始点p，对与斜率大于设定门限的最后一个点，记为q，在(p，q)范围内利用二分法选取起始点，具体步骤如下：1、取p，q的中点记为m，对中点进行斜率判断；2、若斜率小于设定门限，则将该中点横坐标作为下个范围的p点，否则将该中点横坐标作为下个范围的q点；3、若p，q区间长度小于设定门限，则此时(p，q)的中点即为起始点，起始点的横坐标为否则重复(1)(2)直至区间长度小于设定门限。
从起始点开始，将供电电流的横坐标递增一个td,i的长度，后对该点进行斜率判断，若斜率大于设定门限，则横坐标继续递增直至斜率小于设定门限。对于斜率小于设定门限的点，记为可疑终止点v，对与斜率大于设定门限的最后一个点，记为u，在(u，v)范围内利用二分法选取终止点，具体步骤与起始点查找步骤相似。
根据确定好的起始点和终止点，在起始点到终止点的范围内，将区间划分为若干段长度为一个供电周期的小区间。根据划分完成的小区间，对供电电压、供电电流、积分电压数据进行分离。图11是供电周期起始点查找示意图，图12是单个供电周期分离流程。
在对单个供电周期的李萨如图形进行分离重构后，对重构的李萨如图形进行供电电压与积分电压的积分计算，得到李萨如图形的面积sd,i。根据李萨如的面积，结合公式(11)得到单个供电周期的能量ed,i。根据公式(3)和(7)得到一个调功周期内的供电周期个数ndm,j，之后根据公式(4)得到该调功周期的供电能量em,j。单个供电周期的平均能量通过公式(6)得到。之后根据运行时间内总供电周期个数non,t和公式(12)对每个供电周期的能量进行累加，得到系统运行时间内的总供电能量，对ed,a和et进行输出显示。
如图13所示，是等效参数计算子程序，该部分得到反应器的等效电容参数。自动读取供电电压与积分电压，根据得到的数据，进行单个周期的李萨如图形重构。根据公式(13)-(15)得到装置单个供电周期的等效电容数据c、cd和cg。然后对所有周期的电容值进行平均，得到等效电容平均值。
如图14所示，是相对光量子产生能效比计算子程序，自动读取相对光谱强度数据，读取供电能量处理子程序中经过处理存储的em,j数据，通过公式(16)计算得到相对光量子产生能效比，并对结果进行显示输出。
步骤4，采用牛顿爬山法，调节可编程ac/dc电源输出电压以及供电能量的参数值，使水膜放电双氧水制备装置工作在最佳运行状态，即相对光量子产生能效比最高。
如图15所示是牛顿爬山法的xx-eer图，横轴表示em,j，纵轴表示eer。牛顿爬山法又称扰动观察法，根据上图可以分析牛顿爬山法具体工作情况如下：
1、在a1点加一个扰动变量，如改变供电能量，使反应器的eer达到b1点；
2、检测到之前提高供电能量使得dbd反应器的相对光量子产生能效比增加，继续原来的方向增加扰动变量，使dbd反应器工作在c1点；
3、继续原来的方向加扰动变量，使dbd反应器工作在m1点；
4、继续原来的方向加扰动变量，使dbd反应器工作在d1点；
5、此时检测到之前的扰动变量使得dbd反应器的相对光量子产生能效比减小，改变原来的方向加扰动变量，使dbd反应器的eer重新达到m1点；
6、继续原来的方向加扰动变量，使dbd反应器工作在c1点；
7、最后，dbd反应器在c1点，m1点，d1点三个工作点间波动；
算法中的扰动变量可取供电电压，一个调功周期的供电能量。使用这种方法可以确定最佳的相对光量子产生能效比，而且可以得到所对应的放电条件，因此可以确定最佳放电参数调节范围。
以下为几种实际放电中需进行调节的情况。
于介质阻挡放电来说，放电区域内产生的带电粒子、光子、冲击波和中性粒子之间相互碰撞，发生激发、解离、分解等反应，产生活性物种(如紫外线、羟基自由基、氧原子自由基、臭氧、双氧水等)。电子碰撞是活性物种最重要的来源，当电子与分子碰撞时，只有电子能量高于分子的化学键键能时，才能够对分子产生作用。因此活性物种产生的前提是产生高能电子，所以在电子与物质的相互作用过程中，如果能够获得更高能量和密度的电子束，则能获得更好的放电效果。
a、改变供电周期峰值；
dbd反应器中，两个电极之间的电场强度越大，电极间的电子能量越大。而由于电极之间的距离固定，所以电极之间的电场强度通过加载在dbd反应器两端的供电电压调节。改变反应器的供电电压，放电区域内的电子能量发生改变，导致反应速率的改变，还会产生不同的反应产物。
传统意义上认为dbd反应器上供电电压越高越好，但是如果电压过高，一方面高压激励电源的技术难以实现检测，另一方面对电压信号的检测也存在困难。因此在上述系统中，当可编程ac/dc电源和pdm高压激励电源开始工作后，上位机/下位机对可编程ac/dc电源的输出电压从初始状态进行调节，改变pdm高压激励电源的供电电压，可编程ac/dc电源调节供电电压的过程如图16所示。可编程ac/dc电源的输出电压作为pdm高压激励电源的输入电压，先经过dc/dc变换，得到幅值可变的高压直流电压，高压直流电压经过全桥逆变电路得到交流电压，再经过升压变压器，得到所需要的输出电压。将dbd反应器接在pdm高压激励电源的输出端进行放电。通过以上过程可以看出，通过上位机/下位机改变可编程ac/dc电源的输出电压即可改变dbd反应器的供电电压。
随着供电电压的变化，上位机/下位机根据检测到的数据对供电能量进行计算，结合光谱强度对相对光量子产生能效比进行评估。采用牛顿爬山算法，在调节供电电压的过程中，找到最佳eer对应的供电电压范围，在运行过程中对供电电压实时监控，对可编程ac/dc电源实时调控，改变供电电压，使之保持在最佳范围内。最常出现的情况是，最开始工作时最佳供电电压对应一个可编程ac/dc电源输出范围，随着放电的进行，设置的可编程ac/dc电源输出电压在放电后期已不足以提供的足够大的供电电压，此时需要将可编程ac/dc电源的输出电压调高，以将供电电压控制在最佳范围内。
b、改变供电能量；
在供电电压恒定的情况下，单个电子的电子能量是一定的，此时若想提升放电效果，可从改变放电产生活性物种的浓度方面入手。通过改变dbd反应器内的电子浓度，可改变活性成分的浓度。电子浓度的提高在宏观上表现为流过系统的电流增加，因此调节电子浓度也就是改变放电电流。在供电电压恒定的情况下改变电流，也就是改变反应器的供电能量。在pdm高压激励电源中，通过提高ton,j改变功率密度，即调节占空比，从而改变供电能量。通过以上过程，提高了反应器中的电子浓度，提高了活性物种的浓度，即提高了空气净化处理的反应速率。
如图17所示是pdm高压激励电源输出电压占空比和供电频率控制原理。通过控制全桥逆变电路中开关管的开关状态，达到改变输出波形占空比和频率的目的。调功周期控制波形与供电周期控制波形分别通过与门电路的v01和v02端口，得到供电输出波形的控制波形，控制逆变电路中的开关管q1和q4的状态。另外还有一组相位相反的控制波形，控制开关管q2和q3的状态。两组开关管交替导通。将逆变电路输出的电压经过高频脉冲升压器，变压器的初级是lp，次级是ls，变压器次级输出就是pdm高压激励电源的输出。pdm高压激励电源输出供电波形的占空比由调功周期控制波形中高电平的时间控制。通过改变占空比，可以调节输出的供电波形中供电周期的个数，改变供电能量。
如图18所示调功周期的占空比可通过以下过程调节：将三角波与可变直流电压vadj通过电压比较器，当三角波的电平高于vadj，比较器输出高电平，当三角波的电平低于vadj，比较器输出低电平，比较器的输出波形作为调功周期的控制波形。所以通过改变vadj的大小，可以控制调功周期中供电周期的占空比，从而改变供电能量。
如图19是产生调功周期控制信号的电路图。施密特触发器u1用于脉冲波形的产生，vdac作为施密特触发器的直流偏置，可以改变电容ct的充放电时间，从而改变施密特触发器生成的方波频率。
其中，式(18)表示施密特触发器的输入输出关系，vi表示施密特触发器的输入电压，vdac是施密特触发器的直流偏置，vo是输出电压，t是电容ct的充电时间，rt为与施密特触发器并联电阻的阻抗。
将施密特触发器生成的脉冲波形通过d触发器u2产生一个稳定的占空比为50％的方波。再将方波信号通过三角波发生电路生成三角波信号，与产生的可变直流电压vadj通过电压比较器，输出调功周期控制波形。所以，通过上位机/下位机改变电路中mcu特定的输出信号，改变vadj的电压，可以改变调功周期控制信号的占空比，就可以达到改变反应器供电能量的目的。
上位机/下位机与pdm高压激励电源相连，随着供电条件的变化，上位机/下位机根据检测到的数据对供电能量进行计算，结合光谱强度对相对光量子产生能效比进行评估。采用牛顿爬山算法，在调节供电能量的过程中，找到最佳eer对应的供电周期占空比范围。在系统运行过程中对供电周期实时监控，对pdm高压激励电源进行调控，通过调节调功周期控制信号改变一个调功周期tm,j中供电周期ton,j的占空比，使dbd反应器的供电能量保持在最佳工作范围内。
c、改变供电电压频率；
pdm高压激励电源和dbd反应器组成串联谐振回路。假设高压激励电源中的谐振电感值为l，dbd反应器的等效电容值为c，回路的阻抗z为：
其中，r为回路的电阻值，ωl为电源中的感抗，
由于
ωt＝2πft(20)
其中，ft表示重复频率，ωt表示高压激励电源输出电电压的角频率。
在介质阻挡放电中，随着放电过程的进行，dbd反应器的等效电容会发生改变。由于容性的反应器与感性的激励电源之间存在匹配关系，当dbd反应器的等效电容发生变化时，dbd反应器与pdm高压激励电源的匹配特性下降。在pdm高压激励电源的输入电压相同的情况下，pdm高压激励电源产生的高压激励电压峰值会减小，即原本注入到反应器上的供电电压减小，而只有当电源的供电频率和电极的谐振频率越接近，放电效果才越好。此时上位机/下位机就需要调节pdm高压激励电源的供电频率，从而提高dbd反应器的供电电压，提高反应器的放电强度，使系统在工作在最佳eer范围内。
为了评估是否达到谐振匹配，定义pdm高压激励电源输出端能量与输入端能量的比值为pdm高压激励电源的能量效率p
其中，uout，iout分别为pdm高压激励电源输出端的电压和电流，uin，iin分别为pdm高压激励电源输入端的电压和电流。
根据式(21)当dbd反应器等效电容c发生改变时，系统的固有重复频率ft发生改变，此时需调节电源的供电频率，根据式(22)当pdm高压激励电源的能量效率p最高时，系统达到谐振匹配。而在本系统中，供电频率的改变可以直接通过td,i的变化观察到，因此，当c发生改变时，改变td,i就可以改变电源的匹配效果，从而改变放电状态。
pdm高压激励电源中，供电周期的控制信号原理图如图20，电路工作原理与图19中所述相同，通过改变vdac1调节供电周期控制信号的频率。所以，改变vdac1，供电周期控制信号的频率发生改变，就可以调节pdm高压激励电源输出供电电压中的td,i，达到改变电路的匹配状态，改变放电效果的目的。系统工作过程中，上位机/下位机根据检测到的数据对相对光量子产生能效比eer进行评估。对反应器的供电周期td,i进行调节，使系统工作在谐振匹配点。
本发明可对双氧水制备装置的能量效率进行调控，保证其工作在最佳运行状态；同时本发明的双氧水制备装置采用水膜放电双氧水制备装置，采用介质阻挡放电(dbd)原理制取双氧水，实现通过氧气和水到产物双氧水收集的全自动生产方式，能够快速制取双氧水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。