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1、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,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monte carlo分析处理该段。对参数段的
2、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,element template ideal_transformer p1 p2 s1 s2=ratio,n1,n2 electrical p1,p2,s1,s2 number ratio=1 number n1=0 number n2=0 number ref var i ip,is val v vp,vs,理想变压器的MAST模型（1）,parameters if(n1=0|n2=0) then ref=rati
3、o else ref=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
4、,线性变压器模板,element template xformer p1 m1 p2 m2 = l1, l2, k electrical p1, m1, p2, m2 number l1, l2, k = 1 # start body of template number m # local declaration parameters # start parameters section if (k 1) error(“%:coupling factor must be between -1 and 1:k=%“, instance(), k) # if error, display mes
5、sage # and terminate simulation ,线性变压器模板（1）,else m = k * sqrt(abs(l1 * l2) # otherwise, compute mutual # inductance # Use following netlist to make a transformer from # two mutually-coupled inductors inductor.1 p1 m1 = l1 # inductor netlist entry inductor.2 p2 m2 = l2 # other inductor netlist entry
6、mutind.12 i(inductor.1) i(inductor.2) = m # mutual inductance netlist entry ,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element template 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.1 p1 m1 = l1 inductor.2 p2 m2 = l2 mutind.12 i(
7、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
8、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(“%:coupling
9、 factor must be between -1 and 1:k=%“,instance(),k) xformer.bad a b c d = 1m, 2m, 2 xformer.bad:coupling factor must be between -1 and 1: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
10、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
11、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(
12、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,B=K1*H,铁心模板头和头说明,element template core_bh_cont pm nm = slop1,slop2,bsat,area,len magnetic pm,nm number slop1=0.065/5 number slop2=0.000166/5 number bsat=1.67 number area=0.12206
13、 number len=0.9,电抗器模型,铁心模板头和头说明（1）,var bsi bcore var f fcore val mmf mmfcore val nu mmfval val bsi bcore1 number knee=bsat/slop1 number a=(slop2-slop1)/(2*knee) number b=slop1-2*a*knee number c=bsat-a*knee*2-b*knee number bl_1=4*knee*2*a+2*knee*b+c,铁心模板的value段,values mmfcore=mmf(pm)-mmf(nm) mmfval=m
14、mfcore/len #20 if(abs(mmfval)2*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 ,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,element
15、 template reluct pm mm = reluctance magnetic pm,mm number reluctance var f flux val mmf d values d=mmf(pm)-mmf(mm) equations f(pm-mm)+=flux d=flux*reluctance ,电抗器测试模型,number amp=50,freq=1k,ph0=0 vsine.v1 p:sea m:0=ph=ph0,f=freq,ampl=amp number nwind=100,rwind=1 wind.winda ep:sea em:0 mp:mmf_p mm:0=n
16、=nwind,r=rwind number area_cs=0.005*0.005 number length=0.04 number bsat_start=1 number slope_lin=0.00804 number slope_sat=slope_lin/1500 core_bh_cont.core pm:mmf_p nm:core_end=area=area_cs,len=length,bsat=bsat_start,slop1=slope_lin,slop2=slope_sat number gap_length=0.001 number reluct=gap_length/(4
17、*3.14*0.1u*area_cs) reluct.air_gap pm:core_end mm:0=reluct,理想运放的结构,运放模板的几个问题,在通常情况下，将运放的放大系数确定为无穷大，而如果运放的放大系数不为无穷大时，在许多仿真器模型中是用不同的方程来描述不同的状态，而在本模板中是采用的一个非常来描述。 Vout = A*Vin Vin = Vout/A 运放为三端点器件，这就决定了不可能用之路电流这种方式来描述电流系统变量，要用到单节点来描述系统电流变量。,理想运放的MAST模型,element template opamp ip im out = a electrical i
18、p, im, out # header declarations number a = inf # start of template body var i iout # local declarations number x1, x2,理想运放的MAST模型1,parameters if (a=inf | a=undef) # if gain is infinite x1=1; x2=0 # or undefined, then input # voltage is 0; else # otherwise, output voltage x1=a; x2=1 # is gain times
19、input voltage # end of parameters section equations # start of equations section i(out) += iout # current contribution at output iout: x1 * (v(ip) - v(im) = x2 * v(out) # equation associated with iout # end of equations section ,理想运放的MAST模板的特点,该器件为一个三端电气端点，同时在头说明中用到来inf这个数字。inf 和 undef这两个符号在MAST中都是数。 在模板的方程段中定义了一个单节点电流。,模拟器件MAST模型的特点,比较复杂的模型通常都采用结构模式，所谓结构模式就是在模板体中设置各个段。在目前用到的段有方程段、values段、参数段、控制段和网表段。 模板中的方程段是模板的核心，模板体中的其它段都是为方程段服务的。,