pspice电路仿真中变压器模型的使用

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1、·电力系统·电气应用!""#年第!$卷第%期"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!"#$%&电路仿真中变压器模型的使用张东辉!，"严萍!高迎慧!孙鹞鸿!（!#中国科学院电工研究所!$$$%$"#中国科学院研究生院!$$$&’）摘要详细阐述了()*+,-电路仿真中变压器模型的使用方法和注意事项，包括通用线性变压器模型、由线性磁心模型构成的线性变压器模型、具有磁滞现象和饱和特性的非线性磁心构成的非线性变压器模型。还介绍了利用电压控制电压源和电流控制电流源构

2、成的具有交流和直流传输特性的理想变压模型。另外，提出了利用模型编辑器建立非线性磁心模型的两种方法：参数提取法和试错法，并且设计了测试电路对磁心模型进行测试。关键词计算机辅助分析()*+,-变压器./0库中，如图!7所示。变压器的变比由一次侧和二’引言次侧电感值决定，变比为!#)#*，#*为变压器一利用计算机辅助设计的方法设计电力电子电次侧电感值，#为变压器二次侧电感值。变压器)路，可以提高设计工作的生产率和设计质量［!］。的耦合系数为$，其取值范围为?!!!之间。对()*+,-仿真软件以其通用性、准确性和高效性等优于常规的线性变压器可以取$

3、E!，仅在变压器绕点在电力电子电路辅助分析领域发挥了重要的作组不完全重叠时采用小于!的值。用。变压器和磁性元件是电力电子电路中重要的组成部分，如何在电路仿真中使用它们往往决定了仿真结果对实际电路指导作用的正确与否。()*+,-仿真软件中包含多种变压器，其中线性变压器（12345+6-78）和由线性磁心（95+6:-78）构成的线性变压器在特定情况下可以当作理想变压器使用［"］。由非线性磁心构成的非线性变压器存在磁滞现象和饱和特性，应用时可以很好地反映实际情况。另外，电力电子电路进行稳态分析和小信号分析时常常需要直流变压器模型，实际电路中却不

4、存在，可以通过电压控制电压源和电流控制电流源构成理想变压器模型。()*+,-仿真软件包含模型编辑器（4;<-=.<+>;8）组件，可以利用模型编辑器对非线性磁心的!?"回线进行修改，当符合要求时提取@+=-):0>A-8>;6参数，根据参数选取所需要的磁心。还可以利用试错法（B8+7=76<.88;8），通过修改@+=-):0>A-8>;6参数来测试!?"回线是否符合要求，根据最后确定的@+=-):0>A-8>;6参数选取磁心进行试验研究。(线性变压器的使用()’线性变压器的使用图!线性变压器模型线性变压器（12345+6-78）在767=

5、;C#;=D—&%—电气应用!""#年第!$卷第%期435#6%电路仿真中变压器模型的使用!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!线性磁心构成的线性变压器的使用线性磁心（!"#$%&’）在&$&()*+)(,库中，由线性磁心构成的线性变压器如图-,所示，其使用方法和线性变压器（./01"#$%&’）相似，只是耦合电感自行设置，至少要有两个耦合电感，最多可以有六个电感耦合在一起。应该注意的是电感值的单位为亨利（2%$’#%3），电感器连接时注意同名端的

6、位置。!"#受控源构成的线性变压器的使用为了更好地设计电力电子电路，需要对电路的稳态电路和小信号电路进行分析和仿真，这时会用到直流变压器，然而在实际中却不存在。在435#6%仿真软件中，可以利用电压控制电压源和电流控制电流源构成理想变压器，使之符合如下关系：一次侧和二次侧电压之比等于二次侧和一次侧的电流之比。受控源构成的线性变压器如图-6所示，其变比由受控源的连接和增益（7&#$）决定。受控电压源和受控电流源的增益互为倒数。使用该变压器时应注意：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，否则电路仿真时会

7、发散。如果仿真时在变压器的一次侧和二次侧分别加上一个小电阻，仿真时收敛性图8线性变压器构成的变比为-的变压电路会更好。好地反映实际电路的工作情况。!"$线性变压器的应用图;,表示激励源幅值为-99:，频率从-2<%使用线性变压器（./01"#$%&’）和由线性磁心（!"#$%&’）构成的线性变压器时应该注意-12<扫描时的输出电压波形。从图中可以看出由其励磁电感的影响。435#6%仿真软件中线性变压器受控源构成的线性变压器不受频率的影响，线性变的励磁电感可以近似为一次侧电感。在图8电路压器和其等效电路受频率的影响很严重，主要是由中，激励源为

8、正弦信号，幅值为-99:；变压器的于励磁电感的影响。当频率很高时励磁电感的影响一次侧和二次侧电感值同为-9；励磁电感近似很小，线性变压器近似理想变压器。所以通过频率!2为-9；受