ЗНАКОМСТВО С ПАКЕТОМ LTspice

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ДГТУ)

Факультет «Энергетика и нефтегазопромышленность»

Лабораторная работа № 1

ЗНАКОМСТВО С ПАКЕТОМ LTspice

Выполнил студент ЭЗЛS-3.1 Андрусенко С.В.

курс, группа (Ф.И.О) подпись

Проверил доцент, к.т.н Синегубов А.П.

должность, звание (Ф.И.О) подпись

" __ "_________2017г.

Ростов-на-Дону

2017
Цель работы

Изучить интерфейс LTspice IV и технологию создания и моделирования работы схем устройств силовой электроники с ее помощью на примере однополупериодного выпрямителя.

Выполнение работы:

Пакет LTspice IV применяетсядля моделирования аналогово-цифровых схем.

В состав пакета входят схемный редактор, программа моделирования (симуляции), система графического отображения результатов и база данных для большинства электронных компонентов (диодов, транзисторов, тиристоров, симисторов и т.д.) и многих пассивных компонентов. Пакет обеспечивает возможность создания и новых библиотечных элементов.

Пакет позволяет создавать схему исследуемого устройства, исследовать её работу, производить замеры напряжений, токов и мощностей, уточнять и оптимизировать результаты предварительных расчётов, экспериментально подбирать параметры элементов и режимы работы схемы.

1. Для того чтобы начать рисовать новую схему, щёлкнули левой кнопкой мышки по кнопке « ».

2. Выбрали в библиотеке и разместили в рабочем поле компоненты схемы однополупериодного выпрямителя.

Для выбора резистора, конденсатора, диода и «земли» воспользовались соответствующими кнопками на панели инструментов « », « », « », « ». Выбранный компонент будет «привязан» к указателю мыши. Установили его мышью в нужном месте рабочего поля и щёлкнули левой клавишей мыши. Если в схеме компонентов этого типа больше нет, нужно щелкнуть правой клавишей мыши и можно перейти к размещению следующего компонента.

Для выбора источника ЭДС щёлкнули левой кнопкой мышки по кнопке « » на панели инструментов. Выбрали в появившемся диалоговом окне компонент «voltage», щёлкнули левой кнопкой мышки по кнопке «OK», после чего перенесли компонент на рабочее поле в окне редактора схем.

3. Нарисовали связи между компонентами в соответствии со схемой выпрямителя

Для этого активизировали кнопку карандаша « » на панели инструментов. Курсор мыши приобретёт форму перекрещивающихся линий. Навели его на вывод компонента и щёлкнули левой клавишей мыши. Переместили до точки изгиба линии связи и опять щёлкнули левой клавишей. Переместили курсор до вывода компонента, с которым рисуем связь, и вновь щёлкнули левой клавишей. Связь установлена.

Повторили операции до соединения всех компонентов в соответствии со схемой. После этого щёлкнули правой клавишей мыши. Результат показан на рисунке 1.

Рис. 1. Схема однополупериодного выпрямителя в LTSpice.

4. Определили числовые параметры и типы компонентов.

Величины входящих в схему сопротивлений и индуктивности могут быть заданы в окне свойств элемента, которое появляется при наведении указателя мыши на интересующий элемент и щелчке правой клавиши мыши. Для этого подвели курсор к редактируемому компоненту. При совмещении курсора с позицией компонента, курсор меняет своё начертание и из крестика превращается в указательный палец. Теперь, после щелчка правой кнопкой мыши, появляется соответствующее окно, в котором можно определить числовые параметры компонента.

Выбор типа и параметров источника ЭДС выполняется аналогично. После щелчка правой клавишей мыши на источнике V1 в появившемся окне «Voltage Source-V1» нажимаем кнопку «Advanced» и в открывшемся окне «Independent Voltage Source-V1» устанавливаем: источник синусоидального напряжения с постоянным смещением - 0 В, амплитудой U_m=50 В, частотой f=50 Гц, задержкой – 0, коэффициентом затухания – 0, фазовым сдвигом φ=0º и числом циклов – 5.

Величину сопротивления нагрузки R1 задаём 200 Ом (I_m= U_m/R1=50/200=0,25 А <0,5 А, т.е. ток через диод при таком сопротивлении нагрузки меньше допустимого). Тип сопротивления не определяем.

Ёмкость сглаживающего конденсатора С1 задаём вначале 0 мкФ, тип не определяем. Затем установим 20 и 200 мкФ, чтобы исследовать её сглаживающее влияние на выходное напряжение. Постоянная времени разряда ёмкости τ=R1•C1= 200•200 10^-6=40 мс=2 T, где Т – длительность периода питающей ЭДС, T=1/f =20 мс, т.е. сглаживание будет не идеальным.

Результат после определения типов и параметров элементов показан на рис.

2.

Рис. 2. Результирующая схема однополупериодного выпрямителя.

1. Запустили анализ переходного процесса.

Для этого щёлкнули по кнопке « -Run» на панели инструментов и в появившемся окне “Edit Simulation Command” в строке “Stop Time” ввели «60m». Время остановки процесса моделирования установлено равным 60 мс, т.е. 3 периода процесса выпрямления. В строке “Syntax” появилась директива для симулятора —.tran 60m. После щелчка левой кнопкой мышки по кнопке «ОК», директива “.tran 60m” будет скопирована в окно редактора схем, где ее надо разместить в любом выбранном месте. После этого автоматически начнется анализ переходного процесса, окно со схемой «1пп_выпр.asc» сожмётся, а на освободившееся место будет вставлено окно плоттера «1пп_выпр.raw», которое пока выглядит как пустой прямоугольник.

2. Исследовали процессы в схеме выпрямителя.

Для получения временной диаграммы напряжения на входе выпрямителя приблизили курсор мыши к выводу «+» источника ЭДС V1. Оказавшись в районе проводника, курсор трансформируется в щуп красного цвета. Для вывода диаграммы напряжения на плоттер необходимо щёлкнуть левой кнопкой мыши. По умолчанию плоттер показывает напряжение на выбранном узле, относительно "земли".

Для получения временной диаграммы напряжения на выходе выпрямителя приблизили курсор мыши к выводу сопротивления нагрузки R1, соединённому с анодом диода D1, и после того, как курсор трансформируется в щуп красного цвета, щёлкнули левой кнопкой мыши.

Для получения временной диаграммы тока в цепи нагрузки навели курсор мыши на вывод сопротивления R1 или на само сопротивление и после того, как курсор трансформируется в токовые клещи, щёлкнули левой кнопкой мыши.

В результате получим временные диаграммы.

Для емкости конденсатора 0 мкФ:

Вывод: Изучили интерфейс LTspice IV и технологию создания и моделирования работы схем устройств силовой электроники с ее помощью на примере однополупериодного выпрямителя.