电力电子与电力传动_电力电子电路仿真软件综述(Pspice、Saber等)

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本文在介绍设计电 气工程电路和系统的有效手段——仿真技术的基础上, 介绍几 款在当前业界流行的几种电力电子仿真软件 , 并对比分析各仿 真软件的优缺点和应用情况。

S muai n T c n q e i lt e h iu o

l真1术仿1技1l 另外，在磁性元件的模型方面 P pc也有待加强。 Si e

析在面包板实验中是无法模拟进行的，之，真软件是在加仿计算机上运行，以有使用方便、单的优点。所简 电力电子学科近年发展形成了能源电子学科。所谓能源电

32 Sbr . a e仿真软件 Sbr ae是美国 An lg a y公司开发、 o现由 S n p y公司经营的 y o ss系统仿真软件，被誉为全球最先进的系统仿真软件，也是唯一的

子学科，除电力电子学科内容外，还应考虑材料、环境、可靠性、 管理等方面的问题，才能解决好能源转换问题[。由此可见， 3]如此复杂的系统工程，只有充分利用计算机处理综合信息才能迅 速得到成效。仿真的必要性、有效性可见一斑。

多技术、多领域的系统仿真产品，已成为混合信号、现混合技术 设计和验证工具的业界标准，可用于电子、电力电子、电一体机化、机械、电、学、制等不同类型系统构成的混合系统仿光光控真，这也是 Sb r a e的最大特点。S br a e作为混合仿真系统，可以兼容模拟、数字、制量的混合仿真，于在不同层面上分析和解控便

3电力电子电路仿真软件 3 1 P pc仿真软件 . S i e P p e由美国 Mi o i公司在 s i G版本的基础上 Si是 c c s r m pc 2 e升级并用于 P C机上的 S i版本，中采用自由格式语言的 pc e其 5 0版本自 2 . 0世纪 8 0年代以来在我国得到广泛应用，并且从 6 0版本开始引入图形界面。1 9 . 9 8年著名的 E DA商业软件开发商 0R A C D公司与 Mi o i公司正式合并， c s r m自此 Mi - coi公司的 P pc产品正式并入 0R AD公司的商业 E A rs m Si e C D系统中。 现在使用较多的是 P pc .,作于 Wid w环境

, Si 80工 e no s占用硬盘空间 6M左右，， 0整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成，使用时是一个整体，

决问题，他仿真软件不具备这样的功能[。其 1] a e仿真软件是当今世界上功能强大的电力电子仿真软 Sbr件之一，从几个方面对 S br现 a e仿真软件进行介绍。 1原理图输入和仿真 . a e ec Sbr kt S h是 Sb r原理图输入工具，过它可以直接 ae的通

进入 Sb r真引擎。在 S b r k t a e仿 a e ec S h中，用户能够创建自己的

原理图，启动 Sb r a e完成各种仿真 (偏置点分析、分析、 I X: AC分析、瞬态分析、温度分析、参数分析、里叶分析、傅蒙特卡罗分析、 噪声分析、应力分析、失真分析等 )可以直接在原理图上查看仿，真结果， b rS ec a S e k t h及其仿真功能可以帮助用户完成混合信 号、混合技术 (电气、液压等)系统的仿真分析。S brS ec a e k th中

但各个部分都各有各的窗口。与传统的 s i软件相比， S i 的原理图可以输出成多种标准图形格式，于报告、 pc e P pc e用设计审阅或在三大方面实现了重大变革：先，首在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、 最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；二，第 创建文档。 2数据可视化和分析 .

C s s c p是 Sb r omo o e a e的波形查看和仿真结果分析工具， S

0多种标准的测量功能，以对波形进行准确可不但能够对模拟电路进行仿真，而且能够对数字电路、数模混合它的测量工具有 5电路进行仿真；三，第集成度大大提高，电路图绘制完成后可直的定量分析。它的专利工具——波形计算器，以对波形进行可多种数学操作。C s sSo e中的图形也可以输出成多种标准 o mo p c 图形格式用于文档。 3模型库 .

接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果[。 4] P pc Si e的应用范围很广，电力电子电路的动态仿真仅仅是其应用之一。P pc电路元件模型反映实际型号元件的特 Si e的

性，通过对电路方程运算求

解，能够仿真电路的细节，别适合特验电路的测试结果相近，在模拟实际电路的波形方面比较准确， 对电路设计有着重要指导意义。

a e拥有市场上最大的电气、 Sbr混合信号、合技术模型库，混 其元件模型库中有 4 0 7 0多种带具体型号的器件模型，0 5 0多种通用模型，能够满足航空、车和电源设计的需求。S b r汽 a e模型

于对电力电子电路中开关暂态过程的描述。它的仿真波形与试它具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，

虽然 P pc Si e应用越来越广泛，但是也存在着明显的缺点。 由于 S i软件原先主要是针对信息电子电路设计而开发的， pc e因 此器件的模型都是针对小功率电子器件的，于电力电子电路对

库向用户提供不同层次的模型，支持自上而下或自下而上的系 统仿真方法，这些模型采用最新的硬件描述语言 ( L, HD )最大限度地保证了模型的准确性，支持模型共享。 4建模 .

中所用的大功率器件存在的高电压、注入现象不尽适用，时大有 甚至可能导致错误的结果。P pc Si e采用变步长算法，于周期对

不同类型的设计需要不同类型的模型， b r a S e提供了完整的建模功能，可以满足各种仿真与分析的需求。其建模语言主要有 MA T、 S VHD - L AMS F rrn建模工具包括 SaeAMS 5、 ot, a tt-、维的图表建模工具 TL S b r以对 s ieSmnik模型进行模 U, e可 a p、i l c n型转换，同时 S b r a e还拥有强大的参数提取工具，以通过协同可

性开关状态变化的电力电子电路而言，将造成把大量的时间耗 费在寻求合适的步长上面，从而导致计算时间的延长，出数据输

结构的格式兼容性也不甚理想。P pc Si e的另一问题是仿真的收敛性问题。对复杂电路进行仿真时，时数据的准确性较低。有 4 I h 9 eWol f o e up T r w r pl do P S y s p20 a 06

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