procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2025-4-3procyber-717Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИEngeneeringВысоковольтный генератор барьерных разрядов: моделирование и экспериментальная проверкаA high-voltage barrier discharge generator: Modeling and experimental verificationhttps://orcid.org/0000-0002-7380-5470ГусевО. В.GusevO. V.

кандидат физико-математических наук, доцент

Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Docent

gusevov@yandex.ruРыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьёва, РыбинскРоссияRybinsk State Aviation Technical University, RybinskRussian Federation2025181220252442134Copyright © Гусев О.В., 20252025Гусев О.В.Gusev O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/717

Описана модель силовой части устройства, используемого для генерации плазменного барьерного разряда при атмосферном давлении в газоразрядном промежутке. Модель состоит из силовой части, высоковольтного трансформатора, а также системы управления. Модель реализована с использованием средств физического моделирования. В статье приведены результаты как моделирования, так и проведенного эксперимента по получению плазменных барьерных разрядов

The paper describes a power unit model of a device generating a plasma barrier discharge at atmospheric pressure in a gas-discharge gap. This model includes a power unit, a high-voltage transformer, and a control system, which are all produced using physical simulation tools. The research presents both the modeling results and the experiment findings of obtaining dielectric barrier discharges.

барьерный разрядхолодная плазмавысокочастотный трансформаторSimscapeмодельфизическое моделированиемостовая топологияbarrier dischargecold plasmahigh-frequency transformerSimscapephysical simulationfullbridge topologyReferencesPenetrante B. M., Schultheis S. E. Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control. Parts A and B. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 1993.Penetrante B. M., Schultheis S. E. Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control. Parts A and B. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 1993.Fridman A., Kennedy L. A. Plasma Physics and Engineering. Boca Raton : CRC Press, 2004. 853 p.Fridman A., Kennedy L. A. Plasma Physics and Engineering. Boca Raton : CRC Press, 2004. 853 p.Plasma Technology for Hyperfunctional Surfaces: Food, Biomedical, and Textile Applications / Rauscher H., Perucca M., Buyle G., eds. Weinheim : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010. 428 p.Plasma Technology for Hyperfunctional Surfaces: Food, Biomedical, and Textile Applications / Rauscher H., Perucca M., Buyle G., eds. Weinheim : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010. 428 p.Weltmann K. D., Kindel E., Brandenburg R. et al. Atmospheric Pressure Plasma Jet for Medical Therapy: Plasma Parameters and Risk Estimation // Contribution to Plasma Physics, 2009. Vol. 49, no. 9. P. 631–640.Weltmann K. D., Kindel E., Brandenburg R. et al. Atmospheric Pressure Plasma Jet for Medical Therapy: Plasma Parameters and Risk Estimation // Contribution to Plasma Physics, 2009. Vol. 49, no. 9. P. 631–640.Рыбкин В. В., Титов В. А. Кинетика и механизма взаимодействия окислительной плазмы с полимерами // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. М. : Янус-К, 2005. Т. 8. С. 130–170.Рыбкин В. В., Титов В. А. Кинетика и механизма взаимодействия окислительной плазмы с полимерами // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. М. : Янус-К, 2005. Т. 8. С. 130–170.Wolf R., Sparavigna A. C. Role of plasma surface treatments on wetting and adhesion // Engineering. 2010. Vol. 2, no. 6. P. 397–402.Wolf R., Sparavigna A. C. Role of plasma surface treatments on wetting and adhesion // Engineering. 2010. Vol. 2, no. 6. P. 397–402.Masuhiro K., Okazaki S. Raising of ozone formation efficiency in a homogeneous glow discharge plasma at atmospheric pressure // Journal of Physics D. 1994. Vol. 27, no. 9, P. 1985–1987. https://doi.org/10.1088/0022-3727/27/9/026.Masuhiro K., Okazaki S. Raising of ozone formation efficiency in a homogeneous glow discharge plasma at atmospheric pressure // Journal of Physics D. 1994. Vol. 27, no. 9, P. 1985–1987. https://doi.org/10.1088/0022-3727/27/9/026.Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: Their history, discharge physics, and industrial applications // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2003. Vol. 23, no. 1. P. 1–46.Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: Their history, discharge physics, and industrial applications // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2003. Vol. 23, no. 1. P. 1–46.Peeters F. J. J., The electrical dynamics of dielectric barrier discharges. Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven, 2015. 197 p.Peeters F. J. J., The electrical dynamics of dielectric barrier discharges. Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven, 2015. 197 p.Erickson R. W., Maksimovic D. Fundamentals of Power Electronics. 2nd ed. Springer, 2001. 883 p.Erickson R. W., Maksimovic D. Fundamentals of Power Electronics. 2nd ed. Springer, 2001. 883 p.Yang B. Topology Investigation for Front End DC / DC Power Conversion for Distributed Power System. Doctoral Thesis. Virginia Tech, 2003. 317 p.Yang B. Topology Investigation for Front End DC / DC Power Conversion for Distributed Power System. Doctoral Thesis. Virginia Tech, 2003. 317 p.Liu C., Gu B., Lai J.-S. et al. High-efficiency hybrid Full-Bridge–Half-Bridge converter with shared ZVS lagging leg and dual outputs in series // IEEE Transactions on Power Electronics, 2013. Vol. 28, no. 2. P. 849–861. https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2205019.Liu C., Gu B., Lai J.-S. et al. High-efficiency hybrid Full-Bridge–Half-Bridge converter with shared ZVS lagging leg and dual outputs in series // IEEE Transactions on Power Electronics, 2013. Vol. 28, no. 2. P. 849–861. https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2205019.Power electronics handbook / Rashid M. H., ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2017. 1522 p.Power electronics handbook / Rashid M. H., ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2017. 1522 p.Baliga B. J. Advanced Power MOSFET Concepts. New York : Springer, 2010. 570 p.Baliga B. J. Advanced Power MOSFET Concepts. New York : Springer, 2010. 570 p.Green P. B., Zheng L. Gate drive for power MOSFETs in switching applications. A guide to device characteristics and gate drive techniques. URL: https://www.infineon.com/assets/row/public/documents/24/42/infineon-gate-drive-for-power-mosfets-in-switchtin-applications-applicationnotes-en.pdf (дата обращения: 28.09.2025).Green P. B., Zheng L. Gate drive for power MOSFETs in switching applications. A guide to device characteristics and gate drive techniques. URL: https://www.infineon.com/assets/row/public/documents/24/42/infineon-gate-drive-for-power-mosfets-in-switchtin-applications-applicationnotes-en.pdf (дата обращения: 28.09.2025).Balogh L. Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits. URL: https://www.ti.com/lit/an/slua618a/slua618a.pdf (дата обращения: 28.09.2025).Balogh L. Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits. URL: https://www.ti.com/lit/an/slua618a/slua618a.pdf (дата обращения: 28.09.2025).Simscape. MATLAB Help Center. URL: https://www.mathworks.com/help/simscape/ (дата обращения: 26.09.2025).Simscape. MATLAB Help Center. URL: https://www.mathworks.com/help/simscape/ (дата обращения: 26.09.2025).FQPF20N60-VB Datasheet. VBsemi. URL: https://www.vbsemi.com/Package/TO220F/FQPF20N60CVB.pdf (дата обращения: 28.09.2025).FQPF20N60-VB Datasheet. VBsemi. URL: https://www.vbsemi.com/Package/TO220F/FQPF20N60CVB.pdf (дата обращения: 28.09.2025).ЛЭПКОС. URL: https://ferrite.ru (дата обращения: 28.09.2025).ЛЭПКОС. URL: https://ferrite.ru (дата обращения: 28.09.2025).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.