电力电子的常用仿真软件

Vs(+=$N_0002 -=0 ) C1(1=0 2=$N_0001 )
* Schematics Aliases *
**** 09/23/97 21:19:30 ***** Win95 PSpice 8.0 (July **** INCLUDING buk-boost.als **** .INC "buk-boost.als" **** RESUMING buk-boost.cir ****
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）}，（0 0）（0.1 0.2）
频域： LAPLACE 变换，其中可以包括常数，参数，数学函数等 LAPLACE {V(5)+V(6)} {1/(1+t1*S)} 表函数： FREQ {V(7)} (0 0 0) (5k 0 -5760)
PSPICE AD （数据处理器）
对于PSPICE的文本文件，即以.cir 为后缀的文件可以利用DESIGN
MANAGER 中的数据处理器进行仿真。5以前版本的 .cir 文件是一个完全的文件，
即除需调用的库外是 完整的。而通过SCHEMATIC 的图形文件 .sch 生成的 .cir 文
件则需包含 NET LIST 和ALIAS 文件，如图右所示，但结果是相同的。
1997)
*****
ID#
12345
****
****************************************************************************** * Schematics Netlist * **** INCLUDING buk-boost.net **** .INC "buk-boost.net"
{Lvar}
1k
V+
PARAM ET ERS: LVAR = 5mh
器件选择
波形图
数据 别名
开放式数据库互接 设计备份
.DSN：设计的电路图文件； .OPJ：项目文件； .CIR：电路主文件，包括固定格式和仿真指令； .NET：电气网络连接表，表示为元件名称，数值，连接状态的 描述； .ALS：元件端点连线在电路中的命名（别名）； .OUT：输出文件，内容包括电路的网络连接描述，指令和选 项，仿真结果，仿真过程中所产生的错误信息；如加以特别设置 也可包括一些仿真后的结果，如频谱分析结果等。 .DAT：二进制数据文件，表示仿真的结果，主要为 Probe 程序 观测结果用，可根据用户指令产生各种曲线和图表； .PRB：记录操作结束后波形图数据，可供用户随时调出； .STL：输入激励源信号数据； .STM：利用模型编辑器生成文字式输入信号描述； .INC：包含文件，ASCII 文本文件，内容为用户定义的指令和 输出文件的注解。
.lib nom.lib
C_C1 V_Vs
0 $N_0001 100uF $N_0002 0 50V
.INC "buk-boost.net" .INC "buk-boost.als"
D_D1
$N_0001 $N_0003 D1N4002
M_M1 L_L1
$N_0002 $N_0004 $N_0003 $N_0003.pIrRoFb1e50 0 $N_0003 {Lvar}
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 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OrCAD Pspice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Layout Plus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。
SPICE（Simulation Program with IC Emphasis）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。
ORCAD/PSPICE简介
1.3.1 历史和基本特点
OrCAD是美国OrCAD Systems 公司于上个世纪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（Schematic Design Tool），逻辑电 路仿真组件ORCAD/VST（Verification and Simulation Tools），可编程逻辑电路设计 组件ORCAD/PLD（Programmable Logic Device），和印刷电路板版图设计组件 ORCAD/PCB（Printed Circuit Board）。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。
.lib "C:\MSim_8\projects\ls2.lib" .lib nom.lib
* From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini: .lib "C:\MSim_8\projects\ls2.lib"
* Schematics Netlist *
L_L1
0 $N_0003 {Lvar}
M_M1
$N_0002 $N_0004 $N_0003 $N_0003 IRF150
****
CIRCUIT DESCRIPTION
D_D1 V_Vs C_C1
$N_0001 $N_0003 D1N4002 $N_0002 0 50V 0 $N_0001 100uF
以下我们将对国内电力电子领域中常用的几种仿真软件的历 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。
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。
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
1.3． 通用电路仿真软件
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பைடு நூலகம்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。
分析种类：交流，直流，参数扫描，优化，蒙特卡洛等多种分析。
原理图设计视窗(CAPTURE)
项目管理视窗(PROJECT MANAGER): 设计资源文件夹:
DRC设：de计sign r文ules件chec夹k (DSN): 原理图文件夹,原理图页面 (点击即可进入原理图编辑器, 而通过点击器件则可进入器
件编辑器) 设计存储文件夹:器件清单 库文件夹: 设计中所用器件所属库
输出文件夹: 设计规则检查(DRC), 网络连接表生成(NETLIST) 翻译器: PSPICE资源文件夹:
V-
下图为升降压斩波器电路
50V
+
Vs M1
Vg
-
+-
IRF150
V+ V-
D1
D1N4002 C1
L1
100uF R1
.lib nom.lib .lib "C:\MSim_8\projects\ls2.lib" * From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini:
* Schematics Version 8.0 - July 1997 .STEP LIN PARAM Lvar 1mh 10mh 2mh .tran 100us 50ms ** Analysis setup **
输出文件
* Tue Sep 23 21:19:28 1997
.PARAM
Lvar=5mh
* Tue Sep 23 21:19:28 1997 * Schematics Version 8.0 - July 1997
.PARAM
Lvar=5mh
************************** ****************************************************
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（COMPONENT INFORMATION SYSTEM） PSPICE AD－－图形编辑器 MODEL EDITOR－－模型编辑器 OPTIMIZER－－优化器 STIMULUSEDITOR－－信号源编辑器
* Wed Sep 24 10:58:52 1997
.PARAM
Lvar=5mh
.PARAM
Lvar=5mh
** Analysis setup ** .tran 100us 50ms
** Analysis setup ** .tran 100us 50ms
* From [SCHEMATICS NETLIST] section of msim.ini:
* * C:\MSim_8\projects\edu\buk-boost.sch
* Schematics Version 8.0 - July 1997
C:\MSim_8\projects\edu\buk-boost.sch * Schematics Version 8.0 - July 1997
* Wed Sep 24 09:05:05 1997
* C:\MSim_8\projects\edu\buk-boost.sch .model
R_R1 RES R=1 DEV=10%
R_R1
0 $N_0001 R_R1 1k
+PULSE 5V -5V 0.7ms 1us 1us 298us 1ms
V_Vg
$N_0004 $N_0003 DC 0V AC 0V
PSPICE A/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（NET LIST）作为 程序输入。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：
V_Vg
$N_0004 $N_0003 DC 0V AC 0V
+PULSE 5V -5V 0.7ms 1us 1us 298us 1ms
R_R1
0 $N_0001 R_R1 1k
.END
.model
R_R1 RES R=1 DEV=10%
.probe I(L_L1) .END
V_Vs C_C1 .ALIASES