1 受控源符号及其功能
PSpice软件的ANALOG库中包含四种受控源,如表1所示,分别为电压控制电压源E、电流控制电流源F、电压控制电流源G和电流控制电压源H。通过参数GAIN对其进行设置,实现增益、阻抗或导纳转换。受控源还能够实现信号隔离作用,使输入信号与输出信号处于不同参考电位,对于控制系统仿真和建模非常重要。
表1 受控源列表
2 受控源应用实例:变压器功能模型建立与测试
为了更好设计电力电子电路,需要对稳态电路和小信号电路进行分析和仿真,此时将会用到直流变压器,然而直流变压器在实际中并不存在。在PSpice电路仿真中,利用电压控制电压源E和电流控制电流源F构造理想变压器,使之符合如下关系:原边和副边电压之比等于副边和原边电流之比。受控源构成的线性变压器变比由受控源的连接方式和增益(GAIN)决定,需要设置受控电压源和受控电流源具有相同增益(GAIN)。使用该变压器时应该注意:电压控制电压源的被控端不能与电压源相连,电流控制电流源的被控端不能与电流源相连,否则电路仿真时将会不收敛。如果仿真时在变压器原边和副边分别串联一个小阻值电阻等效变压器串联电阻,仿真时收敛性将会更好。
图1 单输出变压器模型和仿真设置
单输出变压器模型如图1所示,电压控制电压源E控制输入、输出电压变比,电流控制电流源F控制输出、输入电流变比,变压器变比由E、F增益值GAIN设置;电阻R1、R2、RP和RA起辅助作用,防止元件悬空,使电路仿真收敛性更好;电阻RSE为输出等效串联电阻。
图2 输入和输出电压波形
图2为变压器输入、输出电压波形,上面V(1,2)为输入波形,下面V(3,4)为输出波形;输入信号包含直流和交流分量,输出对输入进行2倍放大,直流和交流同时被放大,实现变压功能。
图3 输入和输出瞬时功率波形
图3为变压器输入、输出瞬时功率波形,上面-W(V1)为输入功率波形,下面W(R3)为输出功率波形;输入、输出瞬时功率完全一致,实现功率转移功能。