Источники питания генераторов плазмы, страница 15

Компенсационные стабилизаторы (см. рисунок 1.2) представляют собой, замкнутую систему автоматического регулирования. В этой системе возмущение, происходящее в любом ее звене, пройдет через всю систему, после чего вернется в то же звено. При этом в зависимости от параметра системы регулирования возмущение, пройдя через нее, может усилиться или ослабиться. Если возмущение усилится, то переходный процесс будет нарастающим и система превратится в генератор колебаний. Амплитуда этих колебаний ограничится нелинейностью системы, а частота определится ее эквивалентными параметрами. Такая система регулирования называется неустойчивой, в ней стабилизация невозможна. В случае ослабления возникшего возмущения переходный процесс будет затухающим, а система регулирования - устойчивой.

В результате, например, скачка выходного напряжения стабилизатора в момент t₁ затухающий процесс может иметь апериодический (рисунок 1.3, кривая 1) или колебательный характер (рисунок 1.3, кривая 2). За время t₂ - t₁ переходный процесс практически закончился, и на выходе стабилизатора установилось напряжение, близкое к U_{ВЫХ,НОМ}. Для превращения неустойчивой системы в устойчивую в нее вводят отрицательную обратную связь, которая значительно понижает усиливающее действие усилительного элемента стабилизатора и всей системы в целом.

Для стабилизатора важно, чтобы его усилительный элемент имел достаточное усиление, а система регулирования была устойчива при быстро протекающем переходном процессе. Поэтому вопросы устойчивости стабилизатора являются чрезвычайно важными.

Теория устойчивости разработана в «теории автоматического регулирования» (ТАР), созданной И. А. Вышнеградским и Н. Е. Жуковским. Критерий устойчивости для системы в целом был установлен А. М. Ляпуновым.

Современные способы определения устойчивости системы позволяют судить о ее устойчивости, не определяя корней характеристического уравнения схемы. Сюда следует отнести алгебраический критерий Раусса — Гурвица, частотные критерии Михайлова, Найквиста и логарифмический частотный критерий Боде. В зависимости от того, как задана задача, и того, какие характеристики схемы надо определить, пользуются одним из упомянутых критериев.

Одним из основных параметров стабилизатора является коэффициент стабилизации. Под коэффициентом стабилизации понимают отношение относительного изменения дестабилизирующего фактора к вызванному им относительному изменению стабилизируемой величины. При этом принимается, что все остальные дестабилизирующие факторы не действуют. В зависимости от того, воздействие какого из дестабилизирующих факторов рассматривается, различают коэффициенты стабилизации по напряжению, току, частоте и т. д. В зависимости от того, стабилизируется ток или напряжение, различают стабилизаторы тока или напряжения. Таким образом, более полное определение коэффициента стабилизации будет, например, «коэффициент стабилизации напряжения по частоте» или «коэффициент стабилизации тока по входному напряжению» и т. п. Для краткости часто опускают наименование стабилизируемой величины и говорят: «коэффициент стабилизации по входному напряжению», так как из схемы и постановки задачи обычно ясно, что подлежит стабилизации. Иногда не упоминают, о каком дестабилизирующем факторе идет речь (если это само собой понятно), и тогда говорят «коэффициент стабилизации напряжения (тока)».

Для уточнения понятия коэффициента стабилизации обратимся к рисунку 1.4.а. на котором приведена кривая U_ВЫХ =φ(U_ВХ) при R_H = const для стабилизатора напряжения. Например, «входному напряжению U_ВХ (в точке 2) соответствует выходное напряжение U_ВЫХ. Прирост напряжения U_ВХ на величину ΔU_ВХ переведет рабочую точку из 2 в 2', т. е. увеличит выходное напряжение да величину ΔU_ВЫХ.

Согласно определению коэффициент стабилизации по напряжению на некотором участке кривой U_ВЫХ =φ(U_ВХ), например, 2 - 2':