基于MATALAB的靜電除塵電源技術(shù)仿真

摘要：文中在對交流調(diào)壓電路和不可控整流電路做出理論分析的基礎(chǔ)上，給出了單相、三相靜電除塵電源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(jìn)行仿真，用實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)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(chǔ)。
關(guān)鍵詞：單相／三相交流調(diào)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(yùn)行的前提下如何提高除塵效率是靜電除塵器的研究熱點(diǎn)。高壓供電電源是靜電除塵器的核心部分，其供電方式、運(yùn)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(yùn)行穩(wěn)定性具有重要的影響。
MATLAB軟件以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算可視化程序設(shè)計(jì)融合到一個(gè)交互的工作環(huán)境中，可實(shí)現(xiàn)工程計(jì)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(shí)使用將使一些復(fù)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(shù)，可輕松實(shí)現(xiàn)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(shí)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(gè)足以使氣體電離的靜電場，當(dāng)粉塵顆粒進(jìn)入靜電場后與氣體電離產(chǎn)生的電子、陰離子、陽離子結(jié)合，帶了電后的塵粒在電場作用下，向極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，并在幾秒鐘內(nèi)到達(dá)而沉積在電極上，以達(dá)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(jié)構(gòu)簡單、容量大、投資少(原理圖見圖1)，是目前國內(nèi)外普遍采用的傳統(tǒng)靜電除塵供電方式。交流調(diào)壓電路通過兩個(gè)反向并聯(lián)的可控硅，控制高壓變壓器的一側(cè)電壓。硅整流變壓器將電壓升壓整流為負(fù)高壓作用于電除塵器的正負(fù)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(shí)驗(yàn)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(dāng)觸發(fā)角α=0°時(shí)，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(cè)電壓有效值)的關(guān)系為：Ud=0．9U2，當(dāng)加至放電極與收塵極間平均電壓Ud=72kV時(shí)，則u2=80kV所以加至兩極間的最高峰值電壓為Vp=1．414U2=113kV。據(jù)此可以算出變壓器變比為：1：298，設(shè)置晶閘管參數(shù)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(shí)間控制交流電壓輸出波彤，進(jìn)而控制整流側(cè)輸出電壓。