Abstract
A sinusoidal high-voltage high-frequency (20 kHz) power supply is simulated in the Matlab environment. In the power supply model developed, the principle of constructing the control system feedback signal from the load represented by the plasma jet equivalent circuit is proposed. The power supply main functional units are presented, including a rectifier with a filter, a step-down converter, an inverter, and a step-up transformer. To obtain better simulation quality, the characteristics of the chokes and the step-up transformer were refined on the mockups of these components. The feedback signal pickup points (the charge transferred to the nozzle wall) and the control signal application points (the controller and the step-down converter) are selected. The possibility of influencing the load through the obtained control channel is shown; the response time to the model disturbance was found to be 17 ms. The control system functional diagram demonstrates the possibility of regulating the plasma jet operation mode by using the charge transferred to the nozzle wall as the feedback signal. The control is performed by adjusting the voltage applied to the inverter-transformer-gas discharge system. The proposed model can be applied in constructing devices that use a plasma jet as an actuator, and also in designing high-voltage power supplies. Статья посвящена моделированию в среде MATLAB источника синусоидального высокого напряжения повышенной частоты (20 кГц). В разработанной модели источника питания предложен принцип построения сигнала обратной связи системы управления от нагрузки, представленной схемой замещения плазменной струи. Рассмотрено наполнение основных функциональных блоков источника питания: фильтр-выпрямитель, понижающий преобразователь, инвертор, повышающий трансформатор. Для повышения качества моделирования характеристики дросселей и повышающего трансформатора уточнялись на макетах этих изделий. Выбраны точки снятия сигнала обратной связи (заряд, перенесенный к стенке сопла) и точки приложения сигналов управления (регулятор и понижающий преобразователь). Показана возможность влияния на нагрузку по созданному каналу управления; время отклика на модельное возмущение составило 17 мс. Функциональная схема системы управления демонстрирует возможность регулирования режима работы плазменной струи по перенесенному к стенке сопла заряду. Управление осуществляется путем регулирования напряжения, подводимого к системе инвертор–трансформатор–газовый разряд. Предложенная модель необходима при создании устройств, использующих плазменную струю в качестве исполнительного, и при проектировании высоковольтных источников питания.