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Pspice磁性器件语法和建模

线性磁性电路:

互感的符号是K,其一般形式如下所示:

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

+ <(coupling)value>

对于线性耦合电感,K<name>耦合2个或多个电感。<(coupling value)>是耦合系数k。耦合系数的值必须大于0小于等于1,即0<k≤1。

 

举例:

注意事项如下:

1.名称Kxx不必与互相耦合的电感名有关。然而,实际上最好无关,因为这样能方便地辨识所涉及的耦合电感。

2.极性(或同名端)由L语句中节点的顺序决定,而不是由K语句中电感的顺序决定。如(K12 L1 L2 0.9999)与(K12 L2 L1 0.9999)的效果完全相同。

 

 

非线性磁性电路:

非线性电感的一般形式为

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

+<(mode1)name>  [(size)value]

对于铁心变压器,其耦合系数k非常高,比0.999还大。非线性磁性电感的模型类型名称为CORE,模型参数见表5.5。[(size)value]标定磁心部分,其默认值为1。其表示磁心的层数,因此只有一个模型语句可以用于特定层数的磁心。

如果指定了<(model)name>,耦合电感就变成了一个非线性磁心,电感取决于线圈匝数而非电感值。耦合电感列表中也许只有1个电感。

 

可以调整模型参数使其符合B-H特性。非线性磁性模型使用MKS(米制)单位。然而,探针的结果使用的单位是高斯和奥斯特,并用B(Kx)和H(Kxx)最示。B-H曲线可以通过级慢上升的电流通过一个测试电感的瞬态仿真画制,并示成B(Kxx)与H(Kx)的形式。

通过使用 Pspice和 Probe进行试验来描述磁心材料。设置参数的程序包含如下特殊的特征:

(1)设定磁畴壁的銷连常数K=0.曲线应该位于B-H环路的中间。在H=0处曲线的斜率应该近似等于穿越H轴、B=0时的斜率。

(2)设定磁饱磁通MS=Bmax/0.01257。

(3) ALPHA设定曲线的斜率。以均匀场参数 ALPHA=0开始,然后改变它的值来获得想要的曲线斜率。可能需要稍微改变MS的值以获得需要的饱和值。

(4)改变K值使其为一个非零值,用来创建所需的磁滞。K值影响磁滞回线的通路。

(5)设定C以获得初始磁导率。探针晶示磁导率,其值为△B/AH。由于探针计算有差异且没有进行拟合,因此曲线是不光滑的。△B/△H的初始值就是初始磁导率。

 

注:如果磁心工作在饱和区,输出波形将会高度变形。为了避免这种情况,磁心正常工作在接近零穿越线的线性工作区。

 

 

通用仿真电路:

R5必须要小,R6,R4,R2必须要大。

 

 

 

 

励磁电感Lm,一次侧和二次侧漏感L1和LI2、一次侧和二次侧直流电阻Rp和Rs构成。

使用上述模型,需要设置RATIO、Lshort、Lopen、Rp和Rs的参数值。

(1)RATIO:变压器变比。

测试方法:二次侧开路,一次侧输入频率为1kHz正弦波电压源Vp,测量二次侧输出电压Vs变压器变比RATIO=Vs/Vp。

(2)Lopen:变压器开路电感。

测试方法:变压器二次侧开路,在频率为1kHz处测量一次侧电感值,即Lopen数值。

(3)Lshort:变压器短路电感。

测试方法:变压器二次侧短路,在频率为10kHz处测量一次侧电感值,即Lshort数值。

  • kp:变压器耦合系数。

计算公式:

(5)LI1:变压器一次侧漏感。

计算公式:LI1=(1-kp)x Lopen.

(6)LI2:变压器二次侧漏感。

计算公式:LI2=(1-kp) xLopenx RATIO².

(7)Lm:变压器励磁电感。

计算公式:Lm=kpxLopen.

(8)Rp,Rs:一次侧和二次侧直流电阻。

测试方法:使用欧姆表直接测量变压器一次侧和二次侧直流电阻。

在PSpice仿真电路中使用线性变庄器模型时,由于存在励磁电感,因此变压器传输特性与工作频率有关,可以通过修改耦合电感值使变压器与激励源相匹配。由压控电压源和流控电流源构成的理想变压器,既能传递直流能量又能传递交流能量,适用于等效电路和小信号电路分析和仿真。使用非线性变压器时应该注意非线性磁心特性,正确选择耦合电感匝数和耦合系数是使仿真结果与实际相一致的关键。

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  • 天赐时间 2020-10-20 09:52
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