Программируемые источники ЭДС и тока с ограничениями по току и напряжению

В практике построения моделей систем автоматического регулирования координат технических устройств достаточно часто возникает потребность либо в программируемом источнике ЭДС с ограничением по току, либо в программируемом источнике тока с ограничением по напряжению. Библиотека программы Jigrein имеет модели идеальных источников ЭДС и тока. Предполагается, что пользователь может самостоятельно изменить их в соответствии с потребностью. Однако эта задача не простая и требует комментариев.

Построение четырехквадрантных источников с внешней характеристикой
близкой к прямоугольной на базе идеальных E и J-элементов

Для построения источников с внешней характеристикой близкой к прямоугольной можно использовать модели идеальных E и J-элементов. С точки зрения интуиции идея имеет право на существование. Результат её развития – программируемый источник ЭДС с внутренним сопротивлением и с ограничением по току – представлен на чертеже 1. Доработки библиотечной модели E-элемента (см. субпространство) – минимальны. Добавленный блок gain используется для формирования падающей внешней характеристики (его параметр соответствует величине внутреннего сопротивления). А блок limit ограничивает ток источника в режиме перегрузки. Подобные решения – не лучший вариант. При переходе с горизонтального участка внешней характеристики на вертикальный один из алгебраических корней системы начинает перемещаться в диапазоне нескольких декад (диапазон тем шире, чем жёстче внешняя характеристика). Данный факт может привести к замедлению в работе алгебраического решателя программы.

Чертеж 1

Построение трехквадрантных источников с абсолютно прямоугольной внешней
характеристикой на основе модели идеального математического диода

В случае если необходима модель источника с абсолютно прямоугольной внешней характеристикой или с внешней характеристикой Z-типа, лучшим решением будет использование в качестве прототипа модели идеального математического диода, которая имеется в библиотеке программы Jigrein. Требуемые модификации – незначительны. В цепь выходного сигнала блок-схемы D-элемента (см. субпространства источника тока на чертеже 2) добавлен сумматор, позволяющий сместить характеристику по оси тока. Другому сумматору, который вместе с соответствующим датчиком итерационного решателя отслеживает нулевой баланс потенциалов, добавлен вход, позволяющий сместить характеристику по оси напряжения. Для формирования внешней характеристики Z-типа, следует инвертировать сигнал, поступающий с блока unknown на нижний вход левого мультиплексора или задать отрицательный номинал внутреннего сопротивления Rdb.

Чертеж 2

Представленная на чертеже 2 модель источника имеет ограничение – управляющий сигнал не может менять знак, т.е. источник может работать лишь в 1-ом, во 2-ом и в 4-ом квадрантах. Можно доработать блок-схему, чтобы источник работал во всех четырех квадрантах, обеспечивая рекуперацию энергии, как на токовых участках внешней характеристики, так и на участках напряжения.

24.02.2008