电力电子的常用仿真软

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1、计算机仿真在电力电子技术中的应用清华大学电机工程与应用电子技术系2003年9月北京目前常用的电力电子模拟电路仿真软件大体可以分为以下几类，一类是利用包括有详细器件模型的通用电路仿真软件如SPICE，SABER进行电力电子电路仿真；另一类是在现有的专用仿真软件如电力系统仿真软件EMTP中加入以理想开关为模型的电力电子器件模型，从而将仿真领域扩展到包括电力电子装置的系统分析中。还有一类是对电子电路某些方面，如热学，电磁兼容等，的特性进行分析的软件用于电力电子电路的设计以提高产品的可靠性。以下我们将对国内电力电子领域中常用的几种

2、仿真软件的历史，其性能特点，和在电力电子电路的仿真中适用程度进行简单的介绍。1.3．通用电路仿真软件为了便于对不同仿真软件在对电力电子电路进行时域仿真时的特点进行比较，采用一个如下图所示的零电流准谐振变流器进行研究。其中开关频率为1MH，占空比为0.3，电路中续流二极管和功率MOS管分别用PSPICE的内建的D1N4148和IRF150详细模型描述。电路中Cr和Lr分别为谐振电容和电感，电流源则用来模拟输出滤波电路和负载电阻。ORCAD/PSPICE简介1.3.1历史和基本特点OrCAD是美国OrCADSystems公司于

3、上个世纪80年代推出的通用逻辑电路设计软件包，它包括电路原理图设计组件ORCAD/SDT（SchematicDesignTool），逻辑电路仿真组件ORCAD/VST（VerificationandSimulationTools），可编程逻辑电路设计组件ORCAD/PLD（ProgrammableLogicDevice），和印刷电路板版图设计组件ORCAD/PCB（PrintedCircuitBoard）。设计人员可以首先借助SDT对电路原理图进行设计，并经过后处理生成相应的电路连接网表文件；该文件随后作为VST的输入，在

4、用户设置的输入信号作用下，根据电路的结构拓扑关系和各单元的功能和延迟特性，进行仿真，通过分析电路中各节点的逻辑状态变化来确定所设计的电路是否满足预定的要求；在电路设计完成后，即可直接调用PCB组件根据设计好的电路原理图进行印制版图的设计，从而完成逻辑电路计算机辅助设计的全过程。SPICE（SimulationProgramwithICEmphasis）是一种通用的电子电路仿真软件包。1972年由美国加州大学伯克莱分校计算机辅助集成电路设计小组开发的，主要用于大规律集成电路的计算机辅助设计，是得到最为广泛应用的一个电子电路设

5、计软件。它利用设计人员易于掌握和应用的硬件描述语言（VHDL）来对电路的结构，参数以及希望分析的电路特性进行描述，其后根据用户设置的条件的电路进行仿真，并根据计算结果验证所设计电路的可行性。PSPICE则是由美国MicroSim公司于1984年在2G版本基础上加以改进以适合PC机使用的SPICE版本，该软件在PSPICE6.0及以后的版本由于采用了图形界面，更进一步方便了用户的使用。1998年OrCAD公司并购了MicroSim公司，经过重新集成的OrCAD/PSPICE软件的环境如图1所示，主要包括作为前处理的OrCAD

6、Capture组件，用于电路原理图设计，仿真参数设置以及产生电网络连接表（Netlist）；仿真器OrCADPspice随后根据上述网络连接表对电路进行仿真。一旦设计的原理图通过验证，就可以进入后续的LayoutPlus程序进行印刷电路板版图的设计，或进入Express进行可编程逻辑元件（PLD）的设计。现在该公司又被Cadence公司并购，所推出的9.2版即是该公司命名并进行了重新组合。ORCAD为设计者提供了一个由基于原理图或VHDL文件的电路设计；FPGA和CPLD综合设计；到数字,模拟,数模混合仿真；直到印刷板设计

7、的整体解决方法。上面所示为软件包的主要模块：CIS－－器件信息系统（COMPONENTINFORMATIONSYSTEM）PSPICEAD－－图形编辑器MODELEDITOR－－模型编辑器OPTIMIZER－－优化器STIMULUSEDITOR－－信号源编辑器PSPICEA/D简介PSPICE采用的是所谓非程序化语言，即它不包括任何赋值和IF…THEN…ELSE结构的语句。因此不可以由用户自定义函数，而需采用其中已有模型生成新器件。即不是开放型的软件。它通过绘制原理图，经由图形编辑器生成的网络结构表（NETLIST）作为程

8、序输入。所生成的表中包括了器件，相互之间的连接和其参数。结构上它采用了一系列扩展函数：时域：表达式中可以包括常数，参数，数学函数（如LOG，EXP，TRIG等）和节点电压，电流；以及运行时间（TIME）VALUE{sin(twopi*fc*Time)}表函数，即可以采用插值方法：TABLE{1＋V（4）