基于MATALAB的靜電除塵電源技術仿真

摘要：文中在對交流調壓電路和不可控整流電路做出理論分析的基礎上，給出了單相、三相靜電除塵電源系統(tǒng)的數學模型，建立了基于MATL AB／Simulink靜電除塵單相、三相電源的仿真模型，用Power System工具箱進行仿真，用實際試驗驗證了仿真效果，為高效靜電除塵電源控制系統(tǒng)的研制提供了開發(fā)環(huán)境和打下了基礎。
關鍵詞：單相／三相交流調壓電路；單相／三相不可控整流電路；建模；仿真

近年來，隨著科技的發(fā)展，治理工業(yè)粉塵污染的高壓靜電除塵器(EPS)岡除塵效率高、能耗低、維修管理方便等，越來越受到人們的重視。目前，在安全可靠運行的前提下如何提高除塵效率是靜電除塵器的研究熱點。高壓供電電源是靜電除塵器的核心部分，其供電方式、運行方式及其控制方式的不同，對靜電除塵器的除塵效率和運行穩(wěn)定性具有重要的影響。
MATLAB軟件以矩陣運算為基礎，把計算可視化程序設計融合到一個交互的工作環(huán)境中，可實現工程計算、算法研究、建模與仿真等功能。 Power System是MATLAB軟件中種針對電力系統(tǒng)的可視化建模與仿真的工具。Power System和Simulink同時使用將使一些復雜的、非線性的電力系統(tǒng)建模與仿真變得簡捷。通過控制搭建成的除塵器電源系統(tǒng)的參數，可輕松實現對輸出電壓、電流的控制。對除塵器電源系統(tǒng)性能分析，控制策略，故障判斷等有著重要的理論意義與工程實踐意義。

1 除塵器電源系統(tǒng)模型
高壓靜電除塵的原理是，在空間放置一組或幾組間隔一定距離的金屬極板，通以直流高壓，維持一個足以使氣體電離的靜電場，當粉塵顆粒進入靜電場后與氣體電離產生的電子、陰離子、陽離子結合，帶了電后的塵粒在電場作用下，向極性相反的電極運動，并在幾秒鐘內到達而沉積在電極上，以達到塵粒和氣體分離的目的。

晶閘管相控直流供電以其供電裝置結構簡單、容量大、投資少(原理圖見圖1)，是目前國內外普遍采用的傳統(tǒng)靜電除塵供電方式。交流調壓電路通過兩個反向并聯(lián)的可控硅，控制高壓變壓器的一側電壓。硅整流變壓器將電壓升壓整流為負高壓作用于電除塵器的正負極。

2 除塵器電源系統(tǒng)仿真
空氣的擊穿電壓為72kV，工程上除塵器直流輸出電壓一般采用60～72kV電流為1～1．5A，本實驗最大直流電壓為72kV電流為1A，以獲得最大的除塵效率。
2．1 單相電源除塵系統(tǒng)仿真
搭建仿真系統(tǒng)如圖2所示。單相電源除塵系統(tǒng)輸入380V／50Hz，當觸發(fā)角α=0°時，整流橋直流輸出平均值電壓Ud與整流橋交流輸入有效值電壓U2(變壓器二次側電壓有效值)的關系為：Ud=0．9U2，當加至放電極與收塵極間平均電壓Ud=72kV時，則u2=80kV所以加至兩極間的最高峰值電壓為Vp=1．414U2=113kV。據此可以算出變壓器變比為：1：298，設置晶閘管參數Ron=0．001Ω，Lon=0H，Vf=0．8V，Rs=50Ω，Cs= 4．7e-6F。

脈沖發(fā)生器模塊Pulse1、Pulse2相位互差180°，通過改變各自的相位延遲時間控制交流電壓輸出波彤，進而控制整流側輸出電壓。