创建一个线性变压器电路模型模拟

三相配电变压器

我认为每个工程师都希望他们的系统行为同样是在各电子类,但这并非总是如此。真正的变形金刚是一个完美的例子。寄生多达我们想忽视和不理想的效果在电路模型中,占这些给你一个更准确的对您的系统的行为和帮助你做出正确的设计选择。

理想与非理想的线性变压器模型

在进入之前建立一个线性变压器电路仿真模型,我们需要考虑在一个真正的(即会发生什么。不理想的)变压器,如回扫变压器。在一个理想的变压器,二次线圈的感应电压/电流只取决于初级和次级线圈的匝比。在这个模型中,没有磁化电感和电阻,磁通是完全两个线圈之间的限制。换句话说,初级线圈产生的磁通等于通量在次级线圈。因此,初级线圈的阻抗等于二次线圈的阻抗,乘以匝比。

不幸的是,初级线圈产生的磁场并不是完全封闭的核心,因此,在次级线圈磁通是略低于初级线圈产生的磁通。此外,每个线圈导体用来形成有阻力,因此在初级线圈的电压下降略降低电源电压由于电阻的线圈。线性变压器模型占这个通量减少推导电压/电流诱导的二次线圈。结果,有效的阻抗次级线圈的比理想情况。

这是包含在一个电路模型通过定义一个耦合系数k,范围从0到1。的值(即k = 1表示完全耦合。,没有通量损失),而k = 0表示完美隔离(即。,没有一个通量达到次级线圈)。计算变压器的耦合系数直接从几何是困难的,但它是名义上定义的互感系数(M)之间的两个线圈,每个线圈的电感:

在非理想的线性变压器模型耦合系数

只要你能正确计算耦合系数基于变压器线圈的几何形状,你可以得到一个精确的线性变压器模型的行为在你的电路。这可能需要使用一个3 d领域解决者,或者你可以确定使用测量从一个真正的变压器耦合系数。

线性变压器模型和等效电路

一个简单的线性变压器模型在PSpice软件如下图所示。上的负载输出端是R1, R2和R3定义有效的初级和次级线圈串联电阻,分别。每一个线圈都有自我电感L1和L2。注意,香料模拟通常不允许用户定义k = 1,虽然您可以运行模拟0 < k < 1检查变压器的步骤/步骤在电压线性变压器模型。

在PSpice软件线性变压器模型

线性变压器的等效电路模型如下所示。这个模型占有效串联电阻的线圈和线圈的漏通量包括初级线圈的耦合系数。变压器线路图的右边是一个理想的线性变压器,并添加其余的电路元素引起这种线性变压器模型表现出理想的行为。

线路图不理想的线性变压器模型

线性变压器模型不能告诉你

的线性变压器模型需要一个用户定义的耦合系数应该告诉你一些重要的事情。这个模型不能解释的相对排列在变压器线圈;它需要用户确定耦合系数之前手动建立一个线性变压器模型。这说明使用的优势布线后仿真工具占你的变压器及其位置的几何PCB。

任何线性变压器时可以表现得像一个非线性变压器驱动电压足够大。非线性的政权,一个变压器的行为偏离线性模型在二次线圈的感应电压和电流是非线性函数的输入电压/电流在初级线圈。作为一个例子,变压器的磁芯展品磁化饱和,这取决于输入信号的频率。初级和次级线圈之间的额外损失等也会出现由于变压器铁心的涡流和集肤效应(转换的输入和输出功率加热)。

一旦磁芯饱和烃,展品磁滞作为输入电压和电流振荡。磁饱和和滞后都扭曲了电压/电流波形的输出变压器。这种扭曲的结果生成在变压器铁心的附加谐波。占这个行为需要定义一个转移曲线(不是一个传递函数,它们不是一回事)磁化曲线的基础核心。

任何电路模拟很快就变得复杂,但是你可以占很多不理想的方面的许多组件,包括非线性或线性变压器模型,当你使用正确的PCB设计和分析软件包中。仿真工具OrCAD PSpice软件模拟器和全套的分析工具从节奏让你模拟电路与变压器和其他组件的行为你可以想象。

如果你想了解更多关于节奏是如何对你的解决方案,跟我们和我们的专家团队。