Akademia Techniczno Humanistyczna w Bielsku-Białej
Wydział Budowy Maszyn i Informatyki
Katedra Elektrotechniki i Automatyki
Rok / Semestr:
Ćwiczenie nr. 4
Metody Komputerowe w Inżynierii Elektrycznej 3/6
Wykonano: Grupa / Sekcja:
Temat: ANALIZA PARAMETRYCZNA
2.04.2003 1/3
Oddano: Ocena: Imię i nazwisko:
Paweł Knapek
Grzegorz Knyps
16.04.2003
Adam Szafron
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z analizą parametryczną przeprowadzaną za pomocą
programu PSpice. Zastosowanie tej analizy do badania wpływu zmian pojemności i
indukcyjności na przebiegi charakterystyk rezonansowych dwójnika szeregowego RLC oraz
przekształtnika DC/DC obniżającego napięcie.
2. Rezonans szeregowy:
a) schemat układu badanego:
b) ustawienia analizy parametrycznej:
 charakterystyka I = f(f):
AnalysisSetupAc Sweep:
" Ac Sweep Typedecade
" Sweep Parameters
Pts/Decade:100
Start Freq.: 10
End Freq.: 1K
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeLinear
" Name: Cvar (Lvar)
" Start Value: 1uF (100mH)
" End value: 9uF (300mH)
" Increment: 4uF (100mH)
 charakterystyka Im{Z} = f(f)
AnalysisSetupAc Sweep:
" Ac Sweep Typedecade
" Sweep Parameters
Pts/Decade:100
Start Freq.: 10
End Freq.: 1K
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeLinear
" Name: Cvar (Lvar)
" Start Value: 1uF (100mH)
" End value: 9uF (300mH)
" Increment: 4uF (100mH)
ProbeTraceAdd: IMG(V(V1:+)/I(R1))
 charakterystyka �I = f(f):
MarkersMark AdvancedIphase
AnalysisSetupAc Sweep:
" Ac Sweep Typedecade
" Sweep Parameters
Pts/Decade:100
Start Freq.: 10
End Freq.: 1K
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeLinear
" Name: Cvar (Lvar)
" Start Value: 1uF (100mH)
" End value: 9uF (300mH)
" Increment: 4uF (100mH)
Analizę przeprowadzono również dla stałej wartości pojemności (C = 5uF), a
zmieniającej się wartości indukcyjności.
c) wykresy otrzymane podczas analizy:
Charakterystyka I = f(f) dla L = 200mH, C = var.
Charakterystyka Im{Z} = f(f) dla L = 200mH, C = var.
Charakterystyka �I = f(f) dla L = 200mH, C = var.
Charakterystyka I = f(f) dla L =var, C = 5uF.
Charakterystyka Im{Z} = f(f) dla L = var, C = 5uF.
Charakterystyka �I = f(f) dla L = var, C = 5uF.
3. Przekształtnik DC/DC obniżający napięcie:
a) schemat układu badanego:
b) ustawienia analizy parametrycznej:
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeDecade
" Name: Lvar
" Start Value: 0.01m
" End value: 1.01
" Pts/decade: 2
AnalysisSetupTransient:
" Print Step: 20ns
" Final Time: 100us
c) wykresy otrzymane podczas analizy:
 przebiegi napięcia wyjściowego;
 przebiegi prądu w zależności od wartości indukcyjności.
Przebieg napięcia wyjściowego dla wszystkich wartości indukcyjności.
 Przebieg napięcia wyjściowego dla wszystkich wartości indukcyjności,
gdy nie ma diody.
Przebieg napięcia wyjściowego dla wszystkich wartości indukcyjności,
gdy dioda włączona na odwrót.
Przebieg prądu w zależności od indukcyjności.
Przebieg prądu w zależności od indukcyjności,
gdy brak diody.
Przebieg prądu w zależności od indukcyjności,
gdy dioda włączona na odwrót.
4. Własny przykład do analizy parametrycznej:
Mostek Graetza (prostownik jednofazowy)
 schemat układu badanego
 ustawienia analizy:
o dla zmiennej wartości pojemności (L = 10mH):
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeLinear
" Name: Cvar
" Start Value: 0.5m
" End value: 5m
" Increment: 1.5m
AnalysisSetupTransient:
" Print Step: 0.5m
" Final Time: 40ms
o dla zmiennej wartości indukcyjności:
AnalysisSetupParametric:
" Swept Var. TypeGlobal Parameter
" Sweep TypeLinear
" Name: Lvar
" Start Value:1m
" End value: 40m
" Increment: 10m
AnalysisSetupTransient:
" Print Step: 0.5m
" Final Time: 40ms
 wykresy otrzymane podczas analizy:
Przebiegi napięcia i prądu wyjściowego.
Przebieg napięcia i prądu przy zmianach pojemności C = var
L = 10mH.
Przebieg napięcia i prądu przy zmianach indukcyjności L = var C = 1mF.
5. Wnioski:
Analiza parametryczna umożliwia wykreślenie określonych charakterystyk np.
częstotliwościowych, czasowych, dla zmiennych wartości odpowiedniego elementu. Wartości
elementu możemy zmieniać w sposób np. liniowy, dekadowy, oktawowy.
Aby przeprowadzić analizę parametryczną należy z biblioteki elementów wyciągnąć
element o nazwie Param (Parameters ). Do określenia zakresu zmian wartości elementu
należy w  Setup zaznaczyć  Parametric , w którym określamy odpowiednio: wartość
początkową i końcową, skok wartości(tzn. co ile ma się zmieniać wartość elementu) zmian
elementu.
Jako pierwszy badaliśmy rezonans szeregowy. Najpierw była zmieniana wartość
pojemności, następnie wartość indukcyjności. Wykreślone zostały charakterystyki
częstotliwościowe: I = f(f), Im{Z} = f(f), �I = f(f).
Z charakterystyk I = f(f) widać że przy C = var częstotliwość rezonansowa się zmienia
wraz ze zmianą pojemności. Im większa jest pojemność tym mniejsza wartość częstotliwości
rezonansowej np.: dla C = 1�F fr = 0,356kHz, a dla C = 9 �F fr = 0,118kHz. Zniama
indukcyjności również powoduje zmianę wartości częstotliwości rezonansowej. Im większa
jest indukcyjność tym częstotliwość rezonansowa mniejsza np.: dla L = 100mH fr = 0,224kHz
a dla L = 300mH fr = 0,129kHz. Maksymalna wartość prądu występuje w chwili rezonansu,
dla wszystkich zmian pojemności i indukcyjności ma wartość taką samą I = 6,66mA.
Charakterystyki Im{Z} = f(f) pokazują nam, że w chwili rezonansu część urojona
impedancji jest równa zero. Dla częstotliwości mniejszych od częstotliwości rezonansowej
część urojona ma charakter pojemnościowy, natomiast dla częstotliwości większych od
częstotliwości rezonansowej część urojona ma charakter indukcyjny.
Z charakterystyk �I = f(f) widać, że w chwili rezonansu wartość kąta przesunięcia
fazowego prądu wynosi zero.
Kolejnym badanym układem był przetwornik DC/DC obniżający napięcie. Badanie tego
układu odbywało się dla różnych wartości indukcyjności. Podczas analizy należało wykreślić
przebiegi napięcia i prądu wyjściowego.
Z charakterystyk przebiegu napięcia widać:
1. Dla diody włączonej w kierunku zaporowym przebieg napięcia na wyjściu na kształt
prostokątny co wynika z odpowiedniego sterowania prądem bazy tranzystora.
2. Gdy dioda została usunięta i gdy jest włączona w kierunku przewodzenia to napięcie
wyjściowe jest w postać tzw, szpilek. Szpilki te pojawiają się w momencie zaniku
prądu płynącego przez odbiornik. Przy braku diody przepięcia na cewce mają bardzo
dużą wartość sięgającą nawet 60kV. Gdy dioda jest włączona w kierunku
przewodzenia przepięcia te są znacznie mniejsze.
Z charakterystyk przebiegu prądu widać:
1. Przy małych wartościach indukcyjności mamy do czynienia z pracą przerywną czyli
następuje zanik prądu odbiornika. Wzrost indukcyjności powoduje, że zaczynamy
wchodzić w zakres pracy ciągłej.
2. Gdy brak jest diody to widzimy, że prąd jest podtrzymywany przez przepięcie na
cewce.
3. Gdy dioda włączona jest w kierunku przewodzenia to prąd płynący przez odbiornik
ma wartość bardzo małą. Wynika z tego, że większość prądu zamyka się przez diodę.
Przebieg prądu przez odbiornik jest w obu kierunkach.
Jako ostatni badaliśmy układ wybrany przez siebie. Nasza grupa wybrała mostek Graetza.
Symulację przeprowadziliśmy dla zmieniającej się pojemności i indukcyjności. Z
charakterystyk otrzymanych podczas symulacji możemy wywnioskować:
1. Zmiana pojemności powoduje zmianę przebiegu napięcia wyjściowego. Im
pojemność większa tym napięcie na wyjściu ma łagodniejszy kształt.
2. Zmiana indukcyjności powoduje zmianę przebiegu prądu. Im większa
indukcyjność tym przebieg prądu jest łagodniejszy.