本发明涉及介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge:dbd)空气净化技术领域，特别是一种处于功率密度调制(powerdensitymodulation:pdm)模式的高压电源激励dbd空气净化单元的能量效率自动调控系统和方法。
背景技术：
dbd能够在大气压下产生大体积、高能量密度的低温等离子体，不需要真空设备，就能在室温或接近室温条件下获得化学反应所需的活性粒子，且操控简单，被广泛应用于臭氧发生、工业废气处理、空气净化、表面处理、材料改性等领域。
在气体处理过程中，dbd产生的活性物种具有强氧化性，是降解有毒害气体的最主要的物质。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：利用pdm工作模式的高压电源作为dbd空气净化单元的激励电源，实现对dbd空气净化装置在运行过程中的实时监测和能量效率调控，使得dbd空气净化装置能够工作在较佳的运行状态，提供空气净化效率。
本发明采取的技术方案为：pdm工作模式的高压激励电源驱动dbd空气净化装置的能量调控系统，包括数据采集与控制单元、可编程电源、pdm高压激励电源、dbd空气净化单元、电气参数检测单元和光谱检测单元；
可编程电源的输出端连接pdm高压激励电源的输入端，pdm高压激励电源的输出端连接dbd空气净化单元的激励电压输入端；数据采集与控制单元控制pdm高压激励电源的功率密度输出，并通过可编程电源控制pdm高压激励电源为dbd空气净化单元提供供电电压，使得dbd空气净化单元在所述供电电压的激励下放电，以对流过dbd空气净化单元的气体进行净化；
dbd空气净化单元包括进气口和出气口，进气口上设有气体流速调节单元和气体流速传感器，出气口上设有气体检测单元；气体流速调节单元的控制输入端连接数据采集与控制单元，气体流速传感器检测进气口的气体流速信号，气体检测单元检测出气口的气体质量信号，分别传输至数据采集与控制单元；
dbd空气净化单元的地线上串接有积分电容cm；电气参数检测单元包括供电电压检测电路、放电电流检测电路和积分电压检测电路；供电电压检测电路检测dbd空气净化单元的激励电源输入端的供电电压信号，放电电流检测电路检测dbd空气净化单元的放电电流信号，积分电压检测电路检测积分电容cm上的积分电压信号，光谱检测单元检测dbd空气净化单元反应区域的相对发射光谱强度信号，分别传输至数据采集与控制单元；
数据采集与控制单元根据接收到的供电电压信号、放电电流信号、积分电压信号、发射光谱强度信号和气体质量信号，通过控制pdm高压激励电源的激励电源输出，以及通过气体流速调整单元控制dbd空气净化单元中的气体流速，进而控制dbd空气净化单元的工作。
本发明中气体流速调节单元可采用电磁阀，数据采集与控制单元芯片通过调节电磁阀的开度控制气体流速，为现有技术。气体检测单元可采用现有用于检测空气质量的传感器。
优选的，供电电压检测电路包括依次连接的分压电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路，真有效值转换电路的输出端连接数据采集与控制单元；分压电路包括串联在dbd激励电源高压端与接地端之间的多个分压电阻，其中一个分压电阻r2的阻值远小于其它分压电阻的阻值之和；该分压电阻r2的电压输出端通过电容c1连接电压跟随器的输入端。电容c1用于消除直流分量。供电电压检测电路最终检测到的电压值即为分压电阻r2上的电压，由于r2的阻值为事先设置，因此根据其上电压与供电电压的关系可求供电电压。
优选的，分压电阻r2的阻值为所有分压电阻阻值之和的1/1000。即r1/r2＝999/1，一方面使得供电电压信号衰减1000倍，另一方面方便后续的采集。
优选的，供电电压检测检测电路中，分压电路还包括保护tvs管，保护tvs管并接在分压点与接地端之间。可导入大电压，吸收浪涌功率，防止出现瞬时高压尖峰通过分压电路，造成检测电路短路，损坏元器件情况，从而保护测试电路。
优选的，放电电流检测电路包括依次连接的电流互感器、电压跟随器、信号放大器、积分电路、整流电路和真有效值转换电路，真有效值转换电路的输出端连接数据采集与控制单元。
优选的，放电电流检测电路中，电流互感器为均匀密绕在一环形非磁性骨架上的空心螺线管，dbd空气净化单元的地线垂直通过电流互感器线圈所在平面；
电流互感器输出至电压跟随器的输出电压e(t)为：
其中，i是流经放电回路(地线)的电流，t是时间，h为环形非磁性骨架高度，n为线圈匝数，μ0为真空磁导率，rb、ra分别为环形非磁性骨架内径和外径；
本发明放电电流检测电路的工作原理为：先用电流互感器感应系统中的放电电流，将电流信号转化为电压信号，然后通过电压跟随器对干扰进行隔离，再对电压信号进行放大，将放大的信号进行积分，信号经过积分电路后转变为一个与感应到的电流信号呈正比的电压信号，再经整流电路和真有效值转换电路输入到内置adc模块的mcu中，实现对数据的采集和处理。本发明中的供电电压、放电电流、光谱检测等信号均属于频率较高的信号，相应的信号放大和调整电路的运算放大器均采用电流型运算放大器。
优选的，积分电压检测电路包括依次连接的分压电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路；分压电路包括并联在积分电容cm上的多个分压电阻，其中一个分压电阻r8的阻值远小于其它分压电阻的阻值之和；该分压电阻r8的电压输出端通过电容c4连接电压跟随器的输入端。
积分电压检测电路的电压检测原理与供电电压检测电路的检测原理相同，由于积分电容两端电压在几十伏范围之内，因此电阻分压部分只需将积分电压衰减10倍，即使得分压电阻r8两端的电压是积分电容电压的1/10。
优选的，光谱检测单元包括依次连接的紫外传感器、电压跟随器、隔离电容、放大电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路；紫外传感器的信号接收端上设有对除·oh光谱之外的光谱进行滤除的紫外带通滤光片。
优选的，光谱检测单元中的电压跟随器采用电流型运算放大器。
基于上述pdm工作模式的高压激励电源驱动dbd空气净化装置的能量调控系统的调控方法，包括以下步骤：
s1，设定最佳运行参数范围，包括设定dbd空气净化单元，pdm高压激励电源的供电电压范围和功率密度范围，以及气体流速范围；
s2，根据设定的最佳运行参数范围，确定dbd空气净化单元的初始气体流速，可编程电源的初始输出电压，pdm高压激励电源的初始功率密度输出，以确定dbd空气净化单元的初始激励信号；
s3，实时检测供电电压信号、放电回路电流信号、积分电压信号、反应区域的相对发射光谱强度信号，dbd空气净化单元进气口的气体流速信号以及dbd空气净化单元出口的气体质量信号；
根据检测到的供电电压信号、放电回路电流信号、积分电压信号、反应区域的相对发射光谱强度信号，计算dbd反应器的供电能量和相对光量子产率能效比；
根据检测到的气体质量信号计算气体质量参数；
s4，将计算得到的反应器相对光量子产率能效比，和气体质量参数分别与设定的相应范围进行比较，若其中任一超出范围，则通过气体流速调整单元控制气体流速，和/或通过控制pdm高压激励电源输出的供电电压及功率密度，改变反应器的相对光量子产率能效比，直至得到的相对光量子产率能效比在设定的范围内，同时气体质量参数在设定的气体质量参数范围内。
本发明中dbd空气净化单元的相对光量子产率能效比的计算方法可采用现有算法，亦可利用李萨如图形算法。
有益效果
本发明通过可编程电源和pdm高压激励电源实现对dbd空气净化单元的激励控制，实现dbd空气净化单元的空气净化功能。在dbd空气净化单元的运行过程中，本发明通过电气参数检测单元和光谱检测单元实现对dbd空气净化单元运行状态的实时检测，并根据dbd空气净化单元的实时运行状态，通过调节可编程电源的输出和pdm高压激励电源的激励信号输出，对dbd的供电电压和功率密度进行调节，同时通过调节进入dbd空气净化单元的气体流速，共同实现对dbd空气净化单元相对光量子产率能效比进行调节的目的，使得相对光量子产率能效比始终维持在一个较佳的运行范围，同时dbd空气净化单元出口的空气质量较高，即提高了空气净化的效率和供电能量的利用率。
附图说明
图1所示为本发明能量调控系统原理示意框图；
图2所示为本发明控制单元数据采集端口连接示意图；
图3所示为供电电压检测电路示意图；
图4所示为放电电流检测电路示意图；
图5所示为积分电压检测电路示意图；
图6所示为紫外传感器测试电路示意图；
图7所示为pdm高压激励电源激励dbd的放电波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
实施例1
参考图1所示，pdm工作模式的高压激励电源驱动dbd空气净化装置的能量调控系统，包括数据采集与控制单元、可编程ac/dc电源、pdm高压激励电源、dbd空气净化单元、电气参数检测单元和光谱检测单元；
可编程电源的输出端连接pdm高压激励电源的输入端，pdm高压激励电源的电压输出端连接dbd空气净化单元；数据采集与控制单元控制pdm高压激励电源的输出功率密度，并通过可编程电源控制pdm高压激励电源输出的供电电压，使得dbd空气净化单元在所述供电电压的激励下放电，以对流过dbd空气净化单元的气体进行净化；
dbd空气净化单元包括进气口和出气口，进气口上设有气体流速调节单元和气体流速传感器，出气口上设有气体检测单元；气体流速调节单元的控制输入端连接数据采集与控制单元，气体流速传感器检测进气口的气体流速信号，气体检测单元检测出气口的气体质量信号，分别传输至数据采集与控制单元；
dbd空气净化单元的地线上串接有积分电容cm；电气参数检测单元包括供电电压检测电路、放电电流检测电路和积分电压检测电路；供电电压检测电路检测dbd空气净化单元的激励电源输入端的供电电压信号，放电电流检测电路检测dbd空气净化单元的放电电流信号，积分电压检测电路检测积分电容cm上的积分电压信号，光谱检测单元检测dbd空气净化单元反应区域的相对发射光谱强度信号，分别传输至数据采集与控制单元；
数据采集与控制单元根据接收到的供电电压信号、放电电流信号、积分电压信号、发射光谱强度信号、气体流速信号和气体质量信号，通过控制pdm高压激励电源的输出，和/或通过气体流速调整单元控制dbd空气净化单元中的气体流速，进而控制dbd空气净化单元的工作。
参考图2所示，本发明中，数据采集与控制单元可采用现有集数据采集与控制功能于一体的微数据采集与控制单元芯片，如stc公司的stc12c、stm32、stc89系列单片机。推荐使用封装为sop-20，单片机内置了8位adc和通用i/o口，速度均可达到100khz，8路adc模块可以用作电压检测、电流检测、光谱检测等。信号采集并传送到mcu的adc接口，之后mcu根据内部设定的模型判断放电装置是否工作在最佳放电状态，从而控制整个系统的运行的各个放电参数。
为了实现使用过程的可视化，本实施例系统还设置显示单元，显示单元的输入端连接数据采集与控制单元，用于各种检测数据的显示。显示单元可采用现有显示屏，如lcd1602，lcd12864，lcd16864，lcd12232等型号，显示屏与mcu的i/o口连接。
气体流速调节单元可采用电磁阀，数据采集与控制单元芯片通过调节电磁阀的开度控制气体流速，为现有技术。气体流速调节单元可配合气体流速传感器实现流速的反馈控制，气体流速传感器设置于气体流速调节单元之后的dbd进气口内。气体检测单元可采用现有用于检测空气质量的传感器。
图2中，整个系统包括与mcu的ad端相连的气体流速传感器、放电电流检测电路、积分电压检测电路、供电电压检测电路、光谱强度检测电路，以及mcu电源、显示单元、气体流速调节单元、pdm高压电源、可编程ac/dc电源。
本发明采用的调控方案是通过mcu内部的定时器产生一个方波信号，mcu中不同的引脚输出的方波信号的占空比不同，同一引脚控制增大参数或减小参数的占空比也不同，通过检测占空比来确定是增加还是减小对应参数。并且各个被控单元每次接收信号时，参数只能增加或减小某一个设定好的固定值。
供电电压检测电路
参考图3所示，本实施例供电电压检测电路包括依次连接的分压电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路，真有效值转换电路的输出端连接数据采集与控制单元；分压电路包括串联在dbd激励电源高压端与接地端之间的多个分压电阻，其中一个分压电阻r2的阻值远小于其它分压电阻的阻值之和；该分压电阻r2的电压输出端通过电容c1连接电压跟随器的输入端。电容c1用于消除直流分量。供电电压检测电路最终检测到的电压值即为分压电阻r2上的电压，由于r2的阻值为事先设置，因此根据其上电压与供电电压的关系可求供电电压。
供电电压检测检测电路中，分压电路还包括保护tvs管，保护tvs管并接在分压点与接地端之间。可导入大电压，吸收浪涌功率，防止出现瞬时高压尖峰通过分压电路，造成检测电路短路，损坏元器件情况，从而保护测试电路。
分压电阻r2的阻值为所有分压电阻阻值之和的1/1000。即r1/r2＝999/1，一方面使得供电电压信号衰减1000倍，另一方面方便后续的采集。
参考图3所示，由于pdm高压激励电源输出的供电电压峰-峰值在20到40kv，不方便直接将供电电压信号送入示波器中读取。因此，本发明采用的测量供电电压的方法是电阻分压器法，即将高电压波形转换成低电压波形，分压电路由高压臂和低压臂组成，r1、r2分别代表高电压臂和低电压臂的电阻。反应器供电端电压加在整个分压电路上，而输出电压则取自其中的低压电阻r2，在此，我们将供电电压信号衰减1000倍，即r2两端的电压是反应器供电端电压的1/1000。将r2两端的电压信号通过电容c1，起到消除直流分量的作用。另外，由于该电路检测的是高压信号，为了防止出现瞬时高电压造成检测电路元器件损坏，在c1后端并联一个tvs管d1，用于导入大电压，吸收浪涌功率，保护测试电路。然后将采集到的信号送入电压跟随器u1，电压跟随器的作用为：使r2两端的电压信号不会受后级测量系统的阻抗影响，所以后级测量系统应为高阻抗状态，由于电压跟随器具有输入高输入阻抗，低输出阻抗的特点，在采集电路与测量系统之间接入电压跟随器，一方面可以对采集电路的影响，另一方面也降低了对测量系统的影响。采集到的电压信号经过精密整流电路进行整流，再通过真有效值(rms)转换电路对交流信号进行真有效值(rms)转换。真有效值转换芯片可选择ad637、ad736、ad737等。之后将交流信号变为直流信号，然后输入到图2所示内置adc模块的mcu的gp1/adc1接口，进行信号的处理。
图3中，假定被测电压为u，r2两端电压为ur2。根据电流连续性原理，被测电压为：
放电电流检测电路
参考图4所示，本实施例放电电流检测电路包括依次连接的电流互感器、电压跟随器、信号放大器、积分电路、整流电路和真有效值转换电路，真有效值转换电路的输出端连接数据采集与控制单元。放电电流检测电路中的放大器都采用电流型运算放大器。
放电电流检测电路中，电流互感器为均匀密绕在一环形非磁性骨架上的空心螺线管，dbd感应器的地线垂直通过电流互感器线圈所在平面；电流互感器的输出电压正比于被测电流随时间的变化率，因此电流互感器输出至电压跟随器的输出电压e(t)为：
其中，i是流经放电回路(地线)的电流，t是时间，h为环形非磁性骨架高度，n为线圈匝数，μ0为真空磁导率，rb、ra分别为环形非磁性骨架内径和外径；
由于电流互感器的输出电压与被测电流的微分成正比，所以需要对其输出的电压信号进行积分处理才能得到与回路电流成正比的输出电压。电流互感器输出的电压信号先经过一个电压跟随器u2再进行后续处理，电压跟随器的作用是降低后续电路对采集信号的干扰。另外，由于互感器感应到的电压信号很小，因此将其输出的电压信号先经过一个放大电路(包括u3)进行信号的放大，再经过积分电路(包括u4以及c2)。信号经过积分电路后已转变为一个与感应到的电流信号呈正比的电压信号，再经整流电路和真有效值转换电路输入到图2所示内置adc模块的mcu的gp3/adc3接口，实现对数据的采集和处理。
本发明放电电流检测电路的工作原理为：先用电流互感器感应系统中的放电电流，将电流信号转化为电压信号，然后通过电压跟随器对干扰进行隔离，再对电压信号进行放大，将放大的信号进行积分，信号经过积分电路后转变为一个与感应到的电流信号呈正比的电压信号，经整流电路和真有效值转换电路输入到内置adc模块的mcu，实现对数据的采集和处理。
图4中，u4与周围器件构成的电路起到对电流互感器输出电压进行积分的作用，此电路中，积分电路原理及公式如下：
u4o＝-uc(4)
u4o为运放u4的输入端电压，uc为积分电容c2上的积分电压；
将(3)代入(5)可得积分电路的输出电压为：
根据公式(6)，电流互感器输出的电压信号经过积分电路后，得到的电压信号与其感应到的电流信号呈一次函数关系。将此信号送到mcu中，可以设置感应电流与电压的关系，进而得到放电回路中的放电电流。
积分电压检测电路
参考图5所示，积分电压检测电路包括依次连接的分压电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路；分压电路包括并联在积分电容cm上的多个分压电阻，其中一个分压电阻r8的阻值远小于其它分压电阻的阻值之和；该分压电阻r8的电压输出端通过电容c4连接电压跟随器的输入端。再经整流电路和真有效值转换电路输入到图2所示内置adc模块的mcu的gp2/adc3接口，实现对数据的采集和处理。
积分电压检测电路的电压检测原理与供电电压检测电路的检测原理相同，由于积分电容两端电压在几十伏范围之内，因此电阻分压部分只需将积分电压衰减10倍，即使得分压电阻r8两端的电压是积分电容电压的1/10。
光谱检测单元
参考图6所示，光谱检测单元包括依次连接的紫外传感器、电压跟随器、隔离电容、放大电路、电压跟随器、整流电路和真有效值转换电路；紫外传感器的信号接收端上设有对除·oh光谱之外的光谱进行滤除的紫外带通滤光片。
光谱检测单元中的电压跟随器采用电流型运算放大器。
由于本发明使用pdm高压电源驱动介质阻挡放电结构，在高压电场的作用下，物质吸收能量发生电离。气体中的原子或分子与电子之间的碰撞，原子与原子之间碰撞，光与原子或分子的相互作用等，会产生各种各样的放电生成物，包括高能电子、正负离子、自由基、臭氧(o3)和紫外线(uv)，以及少量的氮氧化物(nox)等，使废气中的有机物分子、重金属元素、病菌等有毒害物种，发生强氧化反应，最终达到降解、杀菌、消毒等目的。
气体在介质阻挡放电的作用下吸收电能，发生电子跃迁，产生的激发态的活性物种，活性物种在由激发态变回基态的过程中会发出特定波长的光，因此产生活性物种的浓度可以通过发射光谱的强度来表示。在本装置的放电中产生紫外辐射，紫外线的波长范围为180-400nm，具体分为uvc辐射(180-280nm)、uvb辐射(280-320nm)、uva辐射(320-400nm)。由于人眼看不见紫外辐射，放电产生的紫外线等原子和分析光谱成分和辐射强度需要通过专门的光学探测器件测量。使用半导体紫外光学探测器，可以将光学信号的强度通过电压信号显现出来，可选用以下型号传感器，如gs-ab-0603e(检测范围300-370nm)、gs-abc-2835(检测范围210-370nm)、gt-uvv-l(检测范围200-440nm)等，在dbd通道中观察到一系列光谱，其来自一些活性物种如羟基(·oh)、氧自由基(·o)和氮氧化物(nox)。
本发明重点关注放电产生的·oh光谱(309-318nm)，因此为了测量放电区域的活性物质种类和浓度，本发明利用紫外传感器探测反应器放电区域的活性物中的光谱强度，将光学信号转化为电信号，用紫外传感器输出的电压信号表示活性物种产生的相对浓度。由于介质阻挡放电过程中产生的活性物种会发出多种波长的光谱，而本发明中主要关注·oh的光谱，因此在紫外传感器前放置滤光片对光谱进行初步滤除。紫外带通型滤光片可以选择et313/25bp(中心波长313nm，带宽25nm)，et325/20bp(中心波长325nm，带宽20nm)，xbpa310，zbpa310(中心波长310nm，带宽10nm)。
将紫外传感器的电压信号通过电压跟随器u7进行隔离，由于紫外传感器输出的信号的频率较高，所以u7使用响应时间较快的电流型运算放大器用作电压跟随器。由于后级运算放大器的输入阻抗无穷大，造成电荷的积累，因此需要与大地之间接一个电阻r12作为能的释放通道，为了防止高压振荡，r12与r13进行匹配，阻值相等。紫外传感器输出的电压信号含有直流分量，如果将其直接通过后级的放大电路，可能会造成放大饱和失真，因此使用电容c6隔离传感器输出信号中的直流分量。下一步使用反相放大电路u8对取得的信号幅值进行放大。之后经过精密整流电路将交流信号变为直流信号，将真有效值转换后的信号输入图2所示内置adc模块的mcu的gp0/adc0接口，实现对数据进行采集和显示。
放大电路u8对应的方程式为：
式中，v表示紫外传感器输出的电压信号经过电压跟随器的电压值，u8o表示放大电路输出的电压值。
实施例2
基于实施例1所述pdm工作模式的高压激励电源驱动dbd空气净化装置的能量调控系统的调控方法，包括以下步骤：
s1，设定最佳运行条件范围，包括设定dbd空气净化单元的，pdm高压激励电源的供电电压范围和功率密度范围，以及气体流速范围和气体质量参数范围；
s2，根据设定的最佳运行条件范围，确定dbd空气净化单元的初始气体流速，以及确定可编程ac/dc电源的初始输出电压，以确定pdm高压激励电源的初始激励信号；
s3，实时检测供电电压信号、放电回路电流信号、积分电压信号、反应区域的相对发射光谱强度信号，以及dbd空气净化单元出口的气体质量信号；
根据检测到的供电电压信号、放电回路电流信号、积分电压信号、反应区域的相对发射光谱强度信号，计算dbd反应器的供电能量和相对光量子产率能效比；
根据检测到的气体质量信号计算气体质量参数；
s4，将计算得到的反应器相对光量子产率能效比，和气体质量参数分别与设定的相应范围进行比较，若其中任一超出范围，则通过气体流速调整单元控制气体流速，和/或通过控制pdm高压激励电源输出的供电电压及功率密度，改变反应器的相对光量子产率能效比，直至得到的相对光量子产率能效比在设定的范围内，同时气体质量参数在设定的气体质量参数范围内。
本发明中dbd空气净化单元的相对光量子产率能效比的计算方法可采用现有算法，亦可利用李萨如图形算法。
在本发明中，调控思想和调控标准为：整个系统中，随着放电条件的改变，放电特性会有很大不同，因此要通过调节放电条件使整个系统工作在最佳的放电状态。随着放电条件的改变，活性物种产生的浓度、反应器供电能量、相对光量子产率能效比会跟着改变。这些参量随着放电条件的改变都具有变化规律，随着放电强度的增加，活性物种的浓度和反应器的供电能量都相应增加，但是并不意味着相对光量子产率能效比也是这个趋势。需要根据放电过程中的因变量(活性物种的浓度、反应器供电能量、相对光量子产率能效比)随自变量(气体流速、pdm高压激励电源的输入电压、pdm高压激励电源输出功率密度)的变化情况，对放电条件进行调节，使得dbd空气净化单元能够得到较佳的放电效果。
本发明的另一种更为简单的调控方法为：首先根据气体流速、供电电压和供电功率密度与供电能量和相对光量子产率能效比之间的关系，设置能够使得dbd空气净化单元工作在最大供电能量和最佳相对光量子产率能效比或附近的最佳放电参数范围，包括气体流速范围、供电电压范围和供电功率范围；然后根据最佳放电参数范围确定系统运行的初始值，包括对pdm的功率密度输出控制参数，对可编程电源输出电压的控制参数，和对气体流速调节单元的控制参数。在系统运行过程中，通过各功能测试电路采集实际放电参数，将信号传输到mcu中，将采集到的气体流速信号以及供电电压、功率密度结果，与预设的相应放电参数范围比较，如果不在设定的最佳放电参数范围内，则根据实际情况调节气体流速调整单元的流速、可编程ac/dc电源的输出电压、pdm高压激励电源的功率密度输出等，即可使得dbd空气净化单元工作在一个较佳的运行状态，使得空气净化的效率较高。
本发明通过调节可编程ac/dc电源的输出电压，来控制pdm高压激励电源的激励反应器的供电电压，并且通过调节pdm高压激励电源的注入反应器的功率密度，共同来调节供给反应器的能量，根据紫外传感器光谱检测电路传输到mcu的相对光谱强度，获得此时反应器相对光量子产率能效比，与设定范围相比较，将反应器相对光量子产率能效比维持在最佳范围内。
供电能量计算
结合图7所示的典型供电波形图可以看出，pdm高压激励电源是通过改变一个调功周期内的放电时间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ed,i：
公式(8)是单个供电周期供电能量的计算公式，采用李萨如图形算法时，可表示为积分电容和李萨如图形面积的乘积即ed,i＝cmsd,i，cm为积分电容的电容值，sd,i为相应供电周期对应的李萨如图形面积。其中，ed,i是单个供电周期的供电能量，td,i表示单个供电周期的时间，u(t)是供电电压，i(t)是放电电流，此外，下标d,i表示供电周期的次数。
一个调功周期tm,j中供电时间ton,j的占空比是供电持续时间与调功周期的比值，通过下式表示：
下标m,j表示功率密度调整的周期次数
当dbd系统工作在连续状态时，运行时间内总供电周期个数可以表示为：
tt是放电系统的运行总时间，其中ndm,j是第j个调功周期的供电周期个数，
系统运行时间内的总供电能量et表示如下：
相对光量子产率能效比定义
本发明利用光谱检测电路对dbd空气净化单元的光谱进行分析，以紫外光电传感器探测到的·oh的相对光谱强度为标准。因此，来自放电区域的活性物质的相对光量子产率能效比(eer)可以通过下式求出：
其中i是放电区域内·oh发射光谱的相对强度，em,j为单个调功周期的供电能量：
等离子体区域中活性物质的相对浓度与其发射光谱的相对强度呈正相关。因此，可以通过相对光量子产率能效比eer来评价反应物质产率。
放电参数范围设定
相对光量子产率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。本发明中，供电电压的最大可调节范围为10到30kv。当供电周期的占空比为1时，一个调功周期中的供电周期个数为n＝tm,j/td,i，因此可调节的供电周期个数范围为1到n。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率能效比之后，可确定供电电压和功率密度的最佳调节范围，并通过图2所示的接口gp5到gp10对放电条件进行调节。
在气体处理过程中，dbd产生的活性物种具有强氧化性，是降解有毒害气体的最主要的物质。通过dbd空气净化单元的总气体流速与活性物种的产率密切相关。本装置中活性物种随着气体流速的的产生性质是：随着气体流速的增大，活性物种的浓度减小；但是eer)随着气体流速的增加表现为先增加，后减小的趋势。在气体流速3.0m/s时放电具有较好的表现，因此，设定初始气体流速为2.5m/s。随着放电的持续，气体流速可能会受到外界环境的影响，当流速超出2.0m/s到3.5m/s的范围时，mcu产生相应动作，自动调控阀门，改变气体流速。
在这一过程中，可检测气体流速信号实时传输到mcu中，mcu判断气体流速是否在设定的范围值内，如不符合，则通过图2所示的gp9和gp10端口对阀门产生相应动作，调节流速至初始设置值。
以下是几种实际放电中需进行调节的情况
(1)在dbd上注入的能量越多，产生的活性物种浓度越高。dbd的供电能量与供电电压和pdm的供电功率密度相关，反应器的供电电压随着可编程ac/dc电源的输出电压改变。传统意义上认为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。因此在本发明中，设定可编程ac/dc电源的输出电压为230v，此时pdm高压激励电源的供电电压(即反应器的供电电压)为25kv。在mcu中设定供电电压可变化的范围为24到25kv，如果小于24kv，则通过图2所示的gp5和gp6端口增大可编程ac/dc电源的输出电压，使供电电压到25kv。
(2)随着放电过程的进行，dbd空气净化单元的等效电容会发生改变。在介质阻挡放电过程中，容性的反应器与感性的激励电源之间存在匹配关系，当反应器的等效电容发生变化时，dbd空气净化单元与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会减小，即原本注入到反应器上的供电电压减小，此时就需要mcu调节可编程ac/dc电源的输出电压升高，从而提高dbd空气净化单元的供电电压。
(3)在放电过程中，可能会出现反应器的功率密度不变，但是供电电压峰-峰值下降，放电电流峰-峰值增加的情况。虽然功率密度不变，但是会造成放电效果的改变，因此在这种情况下，也需要调节dbd空气净化单元的供电电压。
(4)当需要改变放电的功率密度时，通过图2所示的gp7和gp8端口调控pdm高压激励电源的输出功率密度。
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。