大功率電弧加熱器電源串并聯(lián)運(yùn)行控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電弧風(fēng)洞在航空航天領(lǐng)域主要用于模擬飛行器再入大氣層時(shí)的高溫高壓環(huán)境，評(píng)估飛行器的防熱材料、氣體動(dòng)力布局等系統(tǒng)性能。作為電弧風(fēng)洞的主要組成部分，電弧加熱器對(duì)電弧風(fēng)洞的試驗(yàn)性能起著決定性的影響。隨著我國(guó)航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)電弧風(fēng)洞的試驗(yàn)?zāi)芰σ筮M(jìn)一步提高，提升電弧加熱器電源系統(tǒng)的功率等級(jí)也被提上了日程。
　　論文首先研究等離子電弧的負(fù)載特性，其負(fù)阻抗伏安特性決定了電源必須具有“下垂”的恒流輸出外特性從而得到穩(wěn)定的工作點(diǎn)。早期的電

2、弧加熱器電源主要采用飽和電抗器調(diào)壓方式，調(diào)壓范圍小功率因數(shù)低且自動(dòng)化程度低。晶閘管調(diào)壓整流方式因其可以通過(guò)控制觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)控制而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電弧加熱器電源中。本文電源系統(tǒng)采用6組相差10°的移相變壓器外接晶閘管整流橋的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在分析晶閘管整流橋串并聯(lián)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上研究不同的串并聯(lián)方式來(lái)達(dá)到不同功率等級(jí)輸出。論文采用數(shù)字PI控制技術(shù)對(duì)電源進(jìn)行恒流控制，使用Matlab/Simulink軟件對(duì)電源系統(tǒng)的開(kāi)閉環(huán)運(yùn)行和諧波

3、污染情況進(jìn)行仿真研究。
　　搭建了采用該電路拓?fù)涞膶?shí)驗(yàn)室樣機(jī)，重點(diǎn)研究以西門子SIMADYN D控制器作為控制核心的控制系統(tǒng)，運(yùn)用Step7軟件基于CFC語(yǔ)言編寫了針對(duì)不同運(yùn)行方式下的控制程序。最后對(duì)該電源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，分析了在實(shí)際情況下不同串并聯(lián)運(yùn)行方式下電源對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染，測(cè)試了電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況以及兩組電源并聯(lián)時(shí)的均流效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電源具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及良好的并聯(lián)均流特性，驗(yàn)證了所采用的數(shù)字PI控制算法的有效性。