Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра КСА
Курсова робота
з навчальної дисципліни :
“Моделювання процесів та елементів систем керування”
Однофазний випрямляч з множенням напруги вдвiчi
Варіант №10б1
Технічне завдання:
1. Навести принципову схему пристрою і описати його роботу.
2. Записати рівняння стану електричного і маґнетного кіл пристрою.
3. Звести отримані рівняння до нормальної форми Коші, записавши їх відносно робочих потокозчеплень, струмів і напруг на конденсаторах.
4. Описати метод Рунге-Кутта четвертого порядку точності з постійним кроком інтегрування.
5. Описати ітераційний метод аналізу усталених режимів :
а) екстраполяційний ε-алґоритм
б) метод середніх значень
в) метод Ньютона.
6. Скласти алгоритм розрахунку перехідних і усталених режимів роботи пристрою.
7. Скласти програму розрахунку перехідних і усталених режимів роботи пристрою алгоритмічною мовою С++.
8. Виконати розрахунок 5 періодів перехідного процесу, навести графічні результати.
9. Виконати розрахунок усталеного режиму, навести графічні результати.
10. За отриманими результатами зробити висновки.
Параметри системи :
Варіант
1, Гн-1
2, Гн-1
r1, Ом
r2, Ом
C1, мФ
C2, мФ
1
150
120
13
11
4
0,4
Варіант
і1, А
i2, A
1, Вб
2, Вб
m2, Гн-1
Um, В
1
0,05
0,9
0,2
0,9
3,0
250
Параметри навантаження:
Варіант
схема а)
схема б)
RН, Ом
RН, Ом
LН, мГн
1
15
13
0,5
Позначення: α1, α2 – обернені індуктивності розсіювання обмоток трансформатора; r1, r2 – активні опори цих обмоток
Однофазний випрямляч з множенням напруги вдвiчi
Принцип роботи пристрою:
Схеми множення напруги застосовують у тих випадках, коли необхiдно мати високу напругу на навантаженнi при заданiй вхiднiй напрузi. Їх доцiльно використовувати при високiй напрузi та малих струмах навантаження.
Подвоєння напруги відбувається таким чином. При від’ємній півхвилі напруги на виході трансформатора відкривається діод і конденсатор заряджається. Зміна полярності вихідної напруги приводить до закривання діоду і відкривання діоду . Тоді починається заряджатися конденсатор , причому, до нього буде прикладена напруга, яка дорівнює сумі вихідної напруги трансформатора та напруги конденсатора . Ця сума наближено буде вдвічі більшою від вихідної напруги. Таким чином, до навантаження буде прикладена подвійна напруга.
Моделювання таких схем виконуємо шляхом введення в рiвняння динамiки пристрою додаткових логiчних змiнних , якi набувають значень 0, 1. Значення 0 вiдповiдає закритому стану діода, а 1 – вiдкритому. Це дозволяє описати єдиною системою рiвнянь всi можливi комбiнацiї вiдкритих i закритих діодів. Таких комбінацій буде дві.
Схеми пристрою:
Принципова електрична схема:
Схема заміщення при закритому діоді Д1 та закритому Д2 (k1= k2=0):
Схема заміщення при відкритому діоді Д1, та закритому Д2 (k1=1, k2=0):
Схема заміщення при відкритому діоді Д2, та закритому Д1 (k1=0, k2=1):
Розглянемо перший випадок, коли обидва діоди закритi.
Схема заміщення при закритому діоді Д1 та закритому Д2 (k1= k2=0):
Розрахункова схема вiдповiдає неробочому ходу трансформатора (=0), тому тут ми будемо мати лише одне диференцiальне рівняння:
де - робоче потокозчеплення; - повне потокозчеплення, напруга, опiр i струм первинної обмотки трансформатора; – величина, обернена індуктивності розсіяння первинної обмотки;
– величина, обернена диференціальній індуктивності трансформатора.
Згідно розрахункової схеми, запишемо рівняння конденсаторів:
Та рівняння котушки:
Струм первинної обмотки можна визначити аналітично з рiвняння стану маґнетного кола
.
де – величина, обернена статичній індуктивності трансформатора
Струм навантаження та другого конденсатора , згідно розра хункової схеми, вiдповiдно рiвнi
Рівняння струму перв...
