Получить диаграммы выходного напряжения и тока регулятора при скачкообразном изменении входного напряжения и тока для различных значений коэффициентов обратной связи

 

Математическая модель регулятора c обратной связью по току при скачкообразном изменении входного напряжения и сопротивления нагрузки изображена на рис. 47.

Схема построена таким образом, что скачкообразные изменения параметров схемы происходят в строго определённое время:

60 мс: Последовательно с резистором R1=50 Ом включается резистор R6=25 Ом. Таким образом, сопротивление нагрузки увеличивается на 50%.

80 мс: Входное напряжение регулятора с помощью V8 увеличивается на 12 В. Таким образом напряжение на входе регулятора становится равным 57 В.

90 мс: Параллельно с R1=50 Ом включается резистор R7=50 Ом. Таким образом, сопротивление нагрузки возвращается в исходное значение 50 Ом.

110 мс: Источник напряжения V8 выключается и значение напряжения на входе регулятора возвращается в исходное значение 45 В.

 

Так же, в схему регулятора добавлено сопротивление R8=10^-6 Ом. Сопротивление нагрузки регулятора изменится незначительно, но появляется точка, куда можно подключить амперметр и вольтметр.

 

Рис. 47. Математическая модель регулятора c обратной связью по току при скачкообразном изменении входного напряжения и нагрузки.

 

Рис. 48. Диаграмма напряжения на входе регулятора, изменяющегося скачкообразно.

 

Снимем диаграммы напряжения и тока на нагрузке регулятора при различных значениях коэффициента усиления.

 

 

k=0,1

 

Рис. 49. Диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=0,1.

 

Увеличим диаграммы на участке 60-90 мс.

 

Рис. 50. Увеличенные диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=0,1.

 

На этих диаграммах хорошо видно, что коэффициент усиления очень мал и регулятор работает нестабильно.

 

 

k=0,896

 

Рис. 51. Диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=0,896.

 

Увеличим диаграммы на участке 60-90 мс.

 

Рис. 52. Увеличенные диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=0,896.

 

При k=0,896 значение силы тока немного больше 2 А. Это связано с тем, что в этой схеме U_ref=2,1, а не как раньше 2,065.

 

 

k=10

 

Рис. 53. Диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=10.

 

Увеличим диаграммы на участке 60-90 мс.

 

Рис. 54. Увеличенные диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=10.

 

При k=10 ток и напряжение на нагрузке нестабильны. Такая же ситуация была при снятии нагрузочной характеристики.

 

 

k=100

 

Рис. 55. Диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=100.

 

Увеличим диаграммы на участке 60-90 мс.

 

Рис. 56. Увеличенные диаграммы тока и напряжения на выходе регулятора при коэффициенте усиления k=100.

 

Из выше приведенных диаграмм видим, что при скачкообразном изменении входного напряжения и сопротивления нагрузки, ток и напряжения на выходе регулятора плохо поддерживаются на одном требуемом уровне. При k=0,1 регулятор не успевает возвратиться в установившийся режим. При k=100 существенные пульсации выходного напряжения и тока.

 

 

Часть третья.

 

Рассчитать и выбрать силовой полупроводниковый прибор (СПП) для силового ключа регулятора. Исходя из выбранного СПП, определить требования к цепи управления силового ключа. В программном комплексе PSpice провести коррекцию ранее построенной математической модели регулятора с учётом выбранного СПП и его цепи управления.

 

 

По графикам тока и напряжения на ключе в разомкнутой системе:

- Ток через ключ не превышает 50А;

- Напряжение не превышает 200 В.

По каталогу на сайте www.irf.com выбираем транзистор irfp260n

Рис.48 Модель регулятора с транзистором irfp260n

Параметры транзистора irfp260n:

 

Рис.49 Выходное напряжение регулятора.