4.5. Автоматическая система стабилизации постоянного напряжения

Принципиальная электрическая схема системы показана на рис. 4.7. Электропитание стабилизатора осуществляется от сети 220 В, 50 Гц через понижающий трансформатор ТV1. На диодах VD1 – VD4 реализован выпрямитель переменного напряжения. Конденсатор С1 предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Силовой транзисторный ключ выполнен на транзисторе VT1. Дроссель и конденсатор C образуют LC-фильтр. Обратный диод выполнен на VD5. Специализированная микросхема DD1 выполняет сравнение выходного напряжения стабилизатора, которое поступает на ее вход 1 через резистор R11, с

Рис. 4.7. Принципиальная схема стабилизатора постоянного напряжения

напряжением задания и формирование широтно-модулированного сигнала управления силовым ключом VT1. Конденсатор С5 выполняет роль дифференцирующего элемента в цепи обратной связи.

Структурная схема непрерывной модели системы приведена на рис. 4.8. На схеме обозначено:

– сигнал задания;

 – ошибка регулирования;

– общий коэффициент передачи ШИМ преобразования;

– среднее значение выходного напряжения ШИМ-преобразователя;

, – индуктивность и активное сопротивление дросселя;

i, u – ток и напряжение;

C – емкость конденсатора;

– сопротивление нагрузки;

– передаточная функция цепи обратной связи;

– коэффициент обратной связи;

, – постоянные времени интегро-дифференцирующего корректирующего устройства в цепи обратной связи.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.4.

Рис. 4.8. Структурная схема автоматической системы

стабилизации постоянного напряжения

Таблица 4.4

Данные для расчетов автоматической системы стабилизации постоянного напряжения

Параметр	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
, B	5	5	5	5	5	5	5	5
	1,5	1,5	2	2	2	5	4	4
, Ом	0,05	0,1	0,1	0,08	0,1	0,08	0,1	0,08
, мГн	6	5	5	2	2	2	4	5
С, мкФ	2000	2000	1000	4000	4000	4000	4000	4000
, Ом	5,5	2,5	2	2	3	2	2	2
kос	1	1	1	1	0,9	0,9	0,9	1
, мc	0,8	0,5	0,8	1,2	0,9	0,8	1,2	1,2
, мc	1	1	0,9	1	1	1	1	1

Примечания:

1. В табл. 4.4 указаны значения , , соответствующие рабочей точке.

2. При оптимизации линеаризованной системы определите наилучшие в смысле минимума интегральной квадратичной оценки значение коэффициента передачи усилителя .

3. Область устойчивости системы постройте в плоскости параметров , .

4. При исследовании динамических характеристик линеаризованной системы определите зависимости выходного напряжения , тока i и ошибки регулирования в зависимости от напряжения задания и сопротивления нагрузки .

5. При исследовании нелинейной системы определите статические характеристики:

• зависимость ошибки регулирования  от сопротивления нагрузки ;

• зависимость напряжения u от сопротивления нагрузки .

Контрольные вопросы

1. Объясните роль дросселя и конденсатора C в устройстве.

2. Объясните смысл и особенности перехода от дискретной модели системы к непрерывной.

3. Как влияет величина постоянной времени на статические и динамические характеристики системы?

4. Проанализируйте возможность использования в системе релейного регулирующего устройства.

5. Какими способами можно уменьшить погрешность регулирования напряжения?