使用Saber的MCT为变压器建模

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用Saber软件完成对变压器的建模
在Saber软件中,想要使用变压器的话有多种方法:
1.使用耦合电感,在Saber自带模型库MAST Parts Library\Magnetics\Inductor& Coupling\中调用2个Inductor模型和一个Inductor, Coupling Coef. [k]。

在使用的时候可以在调整两个电感的感量之后,对[k]进行设置,选择l.l1和l.l2耦合,并且设置两个电感参与耦合的感量,剩余部分为漏感。

参数k(Gain)是两个电感耦合的关系,调整k的值可以调整耦合比例,若k为负值相当于同名端在不同的方向,电流流入和流出的方向相反。

如下图所示
这个模型的优点是方便,很快就可以建立一个变压器,在修改微调的时候直接修改感量就可以。

但是这个模型也有一个缺点,就是过于简单,我们无法从这个模型中得知磁性材料,线圈等信息,所以这个模型在我们进一步的工作中起不到什么作用。

2.Saber中自带了很多种变压器,在MAST Parts Library\Magnetics\Transformer Components\中有各种各样的变压器,比如在Linear 2-Winding Transformer Components\EE Cores\中有一个fc348e608_3c6a 2-Winding的变压器,在简单使用的时候只需要调整线圈的匝比n就可以使用了。

如下图所示。

这种使用变压器的方法不能称之为“建模”,称其为“调用”更为合适,所以没有花时间去看每一个参数的意思。

这种方法略过。

3.用Saber Model Architect中的Magnetic Component Tool建立一个变压器模型,这个模型可以非常细致的调节变压器的各种参数,从骨架,绕线区,磁芯插口等物理结构到绕线类型,线径,阻抗,导线的绝缘层,每层绕组之间的绝缘层的厚度及其介电常数,磁芯的有效长度,气隙,面积,还有磁芯的特性比如磁化曲线等参数都是可以调节的。

可以这样说,如果用Magnetic Component Tool建立的模型成功模拟了电路的功能,那么就可以直接把这个变压器变成现实的变压器,没有别的参数需要设计了。

下面对Magnetic Component Tool简要进行一下说明。

这个工具有3部分组成,Static B-H Curve(静态磁化曲线),Core Section(磁芯选项),Windings(绕线)。

B-H曲线是用图形来表示某种铁磁材料在磁化过程中磁感强度B与H磁场强度之间关系的一种曲线,大多数厂商会给出磁芯材料的这些参数比如Hsat(饱和磁场强度),Bsat(饱和磁感应强度),ui(初始磁导率),Br(剩余磁通密度),Hc(饱和矫正磁力)。

根据这些变量可以调整B-H曲线。

是“有效”的磁芯的尺寸。

配合磁芯的B-H曲线,就可以得到磁芯的资料。

Windings(绕线)确定的是线圈部分。

这部分的功能可以确定用的变压器骨架(调节Former),添加线,绝缘层。

对于我们实际应用来说还可以添加绕线的直径,绕线的绝缘层的厚度,每层绕线之间胶布的厚度,这些参数都可以在MCT中调节。

用MCT建立了一个变压器,并进行了AC仿真(步长0.01s,持续0.05s),得到如下结果:
详细的波形如下所示:
可以看出,变压器确实是起了作用。

但是波形不理想,原因是交流信号的频率比较低,在把频率调高之后得到的曲线就比较理想了,如下所示:
由此可以得到结论,对于变压器建立的模型还是比较好的。

但是,这种方法得到的模型,需要在软件里测量一下漏感,励磁电感,绕组电阻,绕组间电容等寄生参数,这也是一定的工作量,不过有Saber的帮助,不算很麻烦。

总之,用MCT方法建立变压器的模型是一种比较好的方法,富有指导意义。

只要把变压器调整为PC40 EE13/16之后只需要微调就可以指导仿真并给实践带来好处了。

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