/* Vereinfachte Berechnung der Ausgangsgleichspannung beim Einweggleichrichter.
   Der Spannungsabfall ueber der Diode wird als konstant angenommen.
   
   Das Programm mach waehrend der Iteration keine Plausibilitaetskontrollen fuer
   die Werte. 
   Autor: Gerhard Krucker
   Datum: 3.1.1997
   Version: 1.0
   Sprache: MS Visual C V4.1 (NT Console Application)
   Filename: Gleichrichterberechnung.C
   Zugehoerige Files: Keine
*/

#include <stdio.h>  
#include <math.h>
#include <conio.h>   

#define PI 3.14159 
#define EPS_ 1E-3	/* Abbruchkriterium, wenn Ausgangsspannungsdifferenz < EPS */


main()
{  double ri;       /* Innenwiderstand des Transformators [Ohm] */
   double utr;      /* Trafospannung unbelastet [Veff] */
   double ud;       /* Spannung uber der Diode im Durchlassbereich [V] */
   double a;        /* 1/2 Stromflusswinkel [rad,deg] */
   double rl;       /* Wert des Lastwiderstandes [Ohm] */
   double cl;       /* Kapazitaet des Ladekondensators [F,uF] */
   double freq;     /* Frequenz der Transformatorspannung [Hz] */
   
   double utrs;     /* Spitzenwert der Transformatorspannung [V] */
   double ul;       /* Mittelwert der Spannung an rl [V] */
   double il;       /* Laststrom bezueglich ul [A] */
   double idm;      /* Spitzenstrom durch die Diode bezueglich il [A] */
   double ul_alt;   /* UL vom vorherigen Iterationsschritt [V]*/ 
   double idmax;    /* Maximaler Diodenstrom, begrenzt durch ri [A] */
   double ubr;      /* Brummspannung in [Vss] */
   double ieff;     /* Effektivwert des Transformatorstromes [A] */ 

   printf("Iterative Naeherung der Ausgangsspannung fuer Einweggleichrichter:\n");      
   printf("Eingabe RL [Ohm]: ");scanf("%lf",&rl);  
   printf("Eingabe Leerlaufspannung Trafo UAC [Veff]: ");scanf("%lf",&utr); 
   printf("Eingabe Innenwiderstand des Trafos Ri [Ohm]: "); scanf("%lf",&ri);
   printf("Eingabe Spannungsabfall ueber der Diode UD [V]: ");scanf("%lf",&ud);  
   printf("Eingabe Wert des Ladekondensators CL [uF]:");scanf("%lf",&cl);       
   printf("Eingebe Startwert fuer den Stromflusswinkel 2a  [deg]: ");scanf("%lf",&a);
   printf("Eingabe Frequenz [Hz]: "); scanf("%lf",&freq);
   
   cl = cl / 1.0E6;          /* cl in Farad wandeln */
   a=a / 180.0 * PI ;        /* 2a in Radian wandeln */
   a=0.5*a;                  /* a ist der halbe Stromflusswinkel */    
   utrs = utr * sqrt(2.0);   /* Spitzenwert der Transformatorspannung */ 
   ul = utr * cos(a);        /* Schaetzwert fuer die erste Spannung ueber der Last */
   idmax = (utrs - ud) / ri; /* Maximaler Diodenstrom */

   /* Iterationsschleife
      Sie wird beendet, wenn sich zwei aufeinanderfolgende Werte von ul betragsmaessig
	  um weniger als EPS_ unterscheiden.
   */
   do 
    { il = ul / rl;                             /* Aktueller Laststrom */
      idm = il *  ( PI * PI) / (2.0 * a) ;      /* Resultierender Diodenspitzenstrom mit Cosinusmodell */
	  
	  if (idm > idmax) idm=idmax;               /* Es kann nicht mehr Strom fliessen
	                                               als der Trafo hergibt */
      if ((ul + ud) >= utrs) ul = utrs-ud-0.1;  /* Fall acos(>=1) vermeiden */
      
	  printf("ul: %6.4f\til: %6.4f\tidm:%5.2f\t2a: %5.2f\n",ul,il,idm,a * 360.0 /PI);  
      ul_alt= ul;
	 
	  a = acos((ul + ud) / utrs);               /* Neuen Stromflusswinkel berechnen */
	  ul = utrs - (idm * ri + ud);              /* Neue Lastspannung */
    } while (fabs(ul - ul_alt) > EPS_);
          
   ubr=(1- a / PI) * il / (freq * cl);          /* Brummspannung berechnen */
   printf("Brummspannung: %6.4f [Vss]\n",ubr);

   ieff=il * PI / 2.0 *sqrt(PI / (2.0 * a));    /* Transformatorstrom berechnen */
   printf("Effektivwert des Transformatorstromes: %6.4f [Aeff]\n",ieff);

   while (!_kbhit());
   return 0; 
}