电弧风洞的主要作用是模拟飞行器进入大气层时高温高压的气动环境,对航空航天飞行器的防热材料、动力布局设计有重要的指导意义。电弧加热器系统作为电弧风洞的核心部分,直接影响了电弧风洞的试验能力。目前电弧加热电源的研究较为成熟,而等离子体电弧加热器的研究相对较少,因此,本论文针对电弧加热器的建模与控制展开研究。首先,分析研究电弧加热器的电气特性,建立了基于电流、电压和气流量的等离子体电弧神经网络模型。该模型主要考虑了电弧电流以及气流量对电弧电压的作用。利用MATLAB软件建立等离子体电弧模型的m文件,并在Simulink中与大功率晶闸管整流电源电路进行联合仿真。仿真得到的数据与实验数据进行对比,验证了该电弧模型的有效性。然后,分析电弧加热器电源系统的稳定性,决定采用具有“下垂”特性的电流闭环控制方式。该电源系统采用6组相位差10°的移相变压器外接晶闸管整流桥的主电路拓扑,通过晶闸管整流单元的串并联实现不同功率等级的输出。分析电源系统的控制需求,通过理论分析与经验总结设计了模糊PID控制器的参数,并利用MATLAB软件搭建了仿真电路,验证了模糊PID控制算法的控制效果。最后,搭建了一台输入为交流220V,输出为6A,功率为2k W的实验样机,采用双核DSP+FPGA的高性能数字控制器对模糊PID控制器进行实验验证。实验结果表明电源系统在不同工作模式下均具有良好的动态性能及稳态输出特性,验证了控制策略的正确性。