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Pspice磁性器件語法和建模

線性磁性電路:

互感的符號是K,其一般形式如下所示:

K<name> L<(first inductor)name> L<(second inductor)name>

+ <(coupling)value>

對于線性耦合電感,K<name>耦合2個或多個電感。<(coupling value)>是耦合系數(shù)k。耦合系數(shù)的值必須大于0小于等于1,即0<k≤1。

 

舉例:

注意事項如下:

1.名稱Kxx不必與互相耦合的電感名有關。然而,實際上最好無關,因為這樣能方便地辨識所涉及的耦合電感。

2.極性(或同名端)由L語句中節(jié)點的順序決定,而不是由K語句中電感的順序決定。如(K12 L1 L2 0.9999)與(K12 L2 L1 0.9999)的效果完全相同。

 

 

非線性磁性電路:

非線性電感的一般形式為

K<name>  L<(inductor)name> <(coupling)value>

+<(mode1)name>  [(size)value]

對于鐵心變壓器,其耦合系數(shù)k非常高,比0.999還大。非線性磁性電感的模型類型名稱為CORE,模型參數(shù)見表5.5。[(size)value]標定磁心部分,其默認值為1。其表示磁心的層數(shù),因此只有一個模型語句可以用于特定層數(shù)的磁心。

如果指定了<(model)name>,耦合電感就變成了一個非線性磁心,電感取決于線圈匝數(shù)而非電感值。耦合電感列表中也許只有1個電感。

 

可以調(diào)整模型參數(shù)使其符合B-H特性。非線性磁性模型使用MKS(米制)單位。然而,探針的結(jié)果使用的單位是高斯和奧斯特,并用B(Kx)和H(Kxx)最示。B-H曲線可以通過級慢上升的電流通過一個測試電感的瞬態(tài)仿真畫制,并示成B(Kxx)與H(Kx)的形式。

通過使用 Pspice和 Probe進行試驗來描述磁心材料。設置參數(shù)的程序包含如下特殊的特征:

(1)設定磁疇壁的銷連常數(shù)K=0.曲線應該位于B-H環(huán)路的中間。在H=0處曲線的斜率應該近似等于穿越H軸、B=0時的斜率。

(2)設定磁飽磁通MS=Bmax/0.01257。

(3) ALPHA設定曲線的斜率。以均勻場參數(shù) ALPHA=0開始,然后改變它的值來獲得想要的曲線斜率??赡苄枰晕⒏淖僊S的值以獲得需要的飽和值。

(4)改變K值使其為一個非零值,用來創(chuàng)建所需的磁滯。K值影響磁滯回線的通路。

(5)設定C以獲得初始磁導率。探針晶示磁導率,其值為△B/AH。由于探針計算有差異且沒有進行擬合,因此曲線是不光滑的?!鰾/△H的初始值就是初始磁導率。

 

注:如果磁心工作在飽和區(qū),輸出波形將會高度變形。為了避免這種情況,磁心正常工作在接近零穿越線的線性工作區(qū)。

 

 

通用仿真電路:

R5必須要小,R6,R4,R2必須要大。

 

 

 

 

勵磁電感Lm,一次側(cè)和二次側(cè)漏感L1和LI2、一次側(cè)和二次側(cè)直流電阻Rp和Rs構成。

使用上述模型,需要設置RATIO、Lshort、Lopen、Rp和Rs的參數(shù)值。

(1)RATIO:變壓器變比。

測試方法:二次側(cè)開路,一次側(cè)輸入頻率為1kHz正弦波電壓源Vp,測量二次側(cè)輸出電壓Vs變壓器變比RATIO=Vs/Vp。

(2)Lopen:變壓器開路電感。

測試方法:變壓器二次側(cè)開路,在頻率為1kHz處測量一次側(cè)電感值,即Lopen數(shù)值。

(3)Lshort:變壓器短路電感。

測試方法:變壓器二次側(cè)短路,在頻率為10kHz處測量一次側(cè)電感值,即Lshort數(shù)值。

  • kp:變壓器耦合系數(shù)。

計算公式:

(5)LI1:變壓器一次側(cè)漏感。

計算公式:LI1=(1-kp)x Lopen.

(6)LI2:變壓器二次側(cè)漏感。

計算公式:LI2=(1-kp) xLopenx RATIO².

(7)Lm:變壓器勵磁電感。

計算公式:Lm=kpxLopen.

(8)Rp,Rs:一次側(cè)和二次側(cè)直流電阻。

測試方法:使用歐姆表直接測量變壓器一次側(cè)和二次側(cè)直流電阻。

在PSpice仿真電路中使用線性變莊器模型時,由于存在勵磁電感,因此變壓器傳輸特性與工作頻率有關,可以通過修改耦合電感值使變壓器與激勵源相匹配。由壓控電壓源和流控電流源構成的理想變壓器,既能傳遞直流能量又能傳遞交流能量,適用于等效電路和小信號電路分析和仿真。使用非線性變壓器時應該注意非線性磁心特性,正確選擇耦合電感匝數(shù)和耦合系數(shù)是使仿真結(jié)果與實際相一致的關鍵。

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