用MAST语言建立变压器模型

用MAST语言建立变压器模型•通常情况下，变压器模型有两个或多个磁耦合的线圈，在本设计建立的变压器模型为两个此耦合线圈。但是在理想情况下，变压器存在如下关系)2()1(VnV)1()2(InI建立理想变压器MAST模型的思路•将理想变压器的特征方程转换为MAST的形式即完成了该变压器模型的建立。•对理想变压器的变比可以通过网表赋值确定，也可以通过对变压器线圈匝数来确定变比。•对于变压器变比的处理通常放在模板体中的参数段进行处理。MAST语言中的参数段•参数段是一个操作段，它是用来处理参数。并不是在每个步长中都要处理该段，只是在仿真器读输入文件时，以及改变argument只时或进行montecarlo分析处理该段。对参数段的执行是从上到下逐条执行，这与C或fortran程序相似。参数段的关键词parameters，其定义规则为：•parameters{•statements•}理想变压器的MAST模型•elementtemplateideal_transformerp1p2s1s2=ratio,n1,n2•electricalp1,p2,s1,s2•numberratio=1•numbern1=0•numbern2=0•{•numberref•variip,is•valvvp,vs理想变压器的MAST模型（1）•parameters{•if(n1==0|n2==0)thenref=ratio•elseref=n1/n2•}•values{•vp=v(p1)-v(p2)•vs=v(s1)-v(s2)•}•equations{•i(p1-p2)+=ip•i(s2-s1)+=is•ip:ip=is/ref•is:vp=vs*ref}用结构的方式实现变压器模型•由于变压器的功能是线圈绕组的磁耦合实现的，而一个线圈绕组通常又可以用电感元件来实现，因此变压器可以采用电感元件和互感元件。•由于电感元件和互感元件都已经存在，因此在编写变压器模型是就可以直接调用这些器件。这就是在编写模板时采用的网表段。网表段没有关键词，它和网表在形式上完全一致，但网表段存在于模板体中，而在写网表时不存在模板体。网表线性变压器模板•elementtemplatexformerp1m1p2m2=l1,l2,k•electricalp1,m1,p2,m2•numberl1,l2,k=1•{#startbodyoftemplate•numberm#localdeclaration•parameters{#startparameterssection•if(k-1|k1){•error(%:couplingfactormustbebetween-1and1:k=%,•instance(),k)#iferror,displaymessage•#andterminatesimulation•}线性变压器模板（1）•else{•m=k*sqrt(abs(l1*l2))•#otherwise,computemutual•#inductance•}•}•#Usefollowingnetlisttomakeatransformerfrom•#twomutually-coupledinductors•inductor.1p1m1=l1#inductornetlistentry•inductor.2p2m2=l2#otherinductornetlistentry•mutind.12i(inductor.1)i(inductor.2)=m•#mutualinductancenetlistentry•}网表参数段错误信息总结线性变压器模板的特点•在头定义中使用的是elementtemplate而不是template。•在头说明中说明了两个电感的端点和三个参数，这三个参数分别说明两个电感器的电感和其间的忽感。•在模板体中使用了网表段，这表明了在建立模型的时候可以直接引用其它已经存在模板。线性变压器模板的网表段局部定义•inductor.1p1m1=l1•inductor.2p2m2=l2•mutind.12i(inductor.1)i(inductor.2)=m变压器模板线性变压器模板的参数段•设置模板参数段可以减少仿真器的仿真时间。•模板参数段用来确定参数的有效性。•可以将从网表输入的参数转换为模板需要的参数。•在作统计分析和相关性分析时用于指定分析参数。参数段的执行•在系统初始化的时候执行一次参数段。•在使用alter命令时要执行参数段。在使用very分析时要使用参数段。•参数段的结构和value段的结构是相似的，但它们的启动方式是不同的，同时可以在参数段中设置错误信号的发送。参数段的定义•在定义参数段时，需要一个关键词parameters，在关键词后加一对括号{}，参数段中的内容就放在括号内。•参数段具有顺序的特性，也就是说在参数段中的程序是顺序执行的。模板错误和警告信息•在MAST语言中有一系列函数用来发送模板参数错误的信息，以此来提示用户改正错误。这些函数通常返回一个包含模板实例的全路径名，并且描述发生错误的情况。其中主要包括错误信息和警告信息。错误信息将报告模板不能工作的条件，而警告信息报告的是模板的非正常情况。错误和警告信息的定义•error(format)•format为希望发出的信息，它是字符串，字符串要用“”，发出的信息是“”间的内容而不包括“”，在字符串中的%后的量为被取代的量，它将为该函数中的变量取代。•error(%:couplingfactormustbebetween-1and•1:k=%,instance(),k)•xformer.badabcd=1m,2m,2•xformer.bad:couplingfactormustbe•between-1and1:k=2错误和警告信息的定义•warning(format)•message(format)这两个函数的用法与error函数的用法相同，但是message函数将不对仿真有任何影响。模板变压器模型的总结•上述的实例都是建立变压器模型的实例，但是它们在建立变压器模型出发点不同，一个模型是以变压器本体的数学模型为基础，而另一个则是以变压器中元件的数学模型为基础，通过变压器中元件的组合来实现变压器的仿真模型。•一些比较复杂的对象，如果要获得对象本体的数学模型比较难，有时可能还不能获得，这时就可以建立对象器件的元件模型。考虑铁心饱和的电抗器模型•电抗器的结构简图，为了不使整个程序过于复杂，在下面所建立的电抗器模型没有考虑线圈1，而只有一个线圈，同时不考虑铁心中的涡流和磁滞效益，只考虑铁心的饱和效益，同时对铁心的饱和效益也作简单的考虑。•铁心中的线圈也只考虑一段集中气隙。模板头说明器件的元件模型•在本电抗器的元件模型应包括铁心模型、气隙模型和线圈绕组模型，然后将这些器件组合在一起就构成了电抗器。线圈模型铁心模型气隙模型测试模型线圈绕组模型•在SABER库中有一个线圈绕组模型，其图形表达方式如图所示。它有一对磁路节点和一对电气节点，将磁通路径与绕组的磁路节点相连，电流的路径与电气节点相连。当然这个线圈绕组不能反映电流在绕组中的分布情况。如果模型有进一步的要求，则需要自己建立线圈模型。元件模型电抗器铁心模型的要求•建立的铁心模型需要能够反映铁心的饱和情况，因此所建立的模型应该能用几何尺寸来描述，同时要能反映铁心的B-H曲线，当然这根B-H曲线的特性可以通过网表在使用时来确定。铁心模块B-H曲线的简化•为了简单讲述其建模的过程，现对铁心的B-H曲线作如下简化。•通过网表设置曲线的开始饱和点(bsat)，当H的绝对值小于bsat时认为整个磁化曲线为一根过零点的直线，当H值大于2倍bsat点对应的H值时，即认为已经进入深度饱和，也将磁化曲线简化为一根直线，在两直线之间用一根二次曲线来连接，磁化曲线本身和其一阶导数连续。磁化曲线的描述1/KBSATHB=K1*Hcbxaxy2baxy2,baHkbsat21baHkbsat42cbHaHbbsatbsat2421)2/()(12bsatHkkabsataHkb21bsatbsatHbaHbsatc*2)*2(21bsatHHkbB铁心模板头和头说明•elementtemplatecore_bh_contpmnm=slop1,slop2,bsat,area,len•magneticpm,nm•numberslop1=0.065/5•numberslop2=0.000166/5•numberbsat=1.67•numberarea=0.12206•numberlen=0.9电抗器模型铁心模板头和头说明（1）•varbsibcore•varffcore•valmmfmmfcore•valnummfval•valbsibcore1•numberknee=bsat/slop1•numbera=(slop2-slop1)/(2*knee)•numberb=slop1-2*a*knee•numberc=bsat-a*knee**2-b*knee•numberbl_1=4*knee**2*a+2*knee*b+c铁心模板的value段•values{•mmfcore=mmf(pm)-mmf(nm)•mmfval=mmfcore/len#20•if(abs(mmfval)knee){•bcore1=mmfval*slop1•}•if(mmfval2*knee){•bcore1=bl_1+slop2*(mmfval-2*knee)•}铁心模板的value段（1）•if((mmfval=knee)&(mmfval=2*knee)){•bcore1=a*mmfval**2+b*mmfval+c•}#30•if(mmfval(-2*knee)){•bcore1=-bl_1+slop2*(mmfval+2*knee)•}•if((mmfval=(-knee))&(mmfval=(-2*knee))){•bcore1=-a*mmfval**2+b*mmfval-c•}•}元件模型铁心模板的方程段•equations{•f(pm-nm)+=fcore•fcore:fcore=bcore*area•bcore=bcore1•}气隙模板•磁路中的气隙就可以用一个恒磁阻模型来代替，因此建立一个恒磁阻模型就可以用来描述空气中的气隙。气隙模板的MAST模型•elementtemplatereluctpmmm=reluctance•magneticpm,mm•numberreluctance•{•varfflux•valmmfd•values{•d=mmf(pm)-mmf(mm)•}•equations{•f(pm-mm)+=flux•d=flux*reluctance•}•}电抗器测试模型•numberamp=50,freq=1k,ph0=0•vsine.v1p:seam:0=ph=ph0,f=freq,ampl=amp•numbernwind=100,rwind=1•wind.windaep:seaem:0mp:mmf_pmm:0=n=nwind,r=rwind•numberarea_cs=0.005*0.005•numberlength=0.04•numberbsat_start=1•numberslope_lin=0.00804•numberslope_sat=slope_lin/1500•core_bh_cont.corepm:mmf_pnm:core_end=area=area_cs,len=length,bsat=bsat_start,slop1=slope_lin,slop2=slope_sat•numbergap_length=0.001•numberreluct=gap_length/(4*3.14*0.1u*area_cs)•reluct.air_gappm:core_endmm:0=reluct理想运放的结