基于PSPICE的三相交流電路仿真分析_圖文

1、 文章編號 :1008-1402(2007 02-0149-03基于 PSPICE 的三相交流電路仿真分析姚齊國1,2, 朱 玲2(1. 華中科技大學水電與數(shù)字化工程學院 , 湖北 武漢 430074;2. 武漢工程大學電氣信息學院 , 湖北 武漢 430073摘 要 : PSPICE 是一個通用的電路設(shè)計和分析軟件 . 在建立硬件電路之前 , 借助 PSPICE 進行模擬 分析 , 根據(jù)實際要求設(shè)置不同的參數(shù) , 來分析電路是否合理 、 是否需要變更 、 估計元器件的變化對電路造成的影響 、 分析一些較難測量的電路特性等等 , 從而得到一個合理的最優(yōu)化電路 , 這樣可以節(jié)省大量的時間 和資金

2、 , 使產(chǎn)品開發(fā)時間短 、 更新快 . 三相電路是日常工業(yè)用電和民用電的普遍供電方式 , 本文以三相電路 為例 , 介紹 PSPICE 仿真分析的應(yīng)用過程 , 具有一定的實用價值 , 對學習和掌握 PSPICE 有幫助作用 .關(guān)鍵詞 : PSPICE ; 三相電路 ; 仿真中圖分類號 : TP391. 9 文獻標識碼 : A1 PSPICE 簡介隨著計算機技術(shù)的發(fā)展 , . 、 集成 效率 , 提高設(shè)計成功率 . 而大規(guī)模集成電路的發(fā)展 , 使得原始的設(shè)計方法無論是從效率上還是從設(shè)計 精度上已經(jīng)無法適應(yīng)當前電子工業(yè)的要求 , 采用計 算機輔助設(shè)計來完成電路的設(shè)計已經(jīng)勢在必行 . 同 時 , 計

3、算機以及相關(guān)應(yīng)用軟件的迅速發(fā)展使得計算 機輔助設(shè)計技術(shù)逐漸成為提高電子線路設(shè)計速度和質(zhì)量的不可缺少的重要工具 1.SPICE 是美國加利福尼亞大學伯克利分校在 1972年開發(fā)的通用電路分析程序 . 該程序自從問世以來 , 在電工 、 電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 . 它可 以仿真和計算電路的性能 , 被國內(nèi)外技術(shù)人員 、 專 家 、 學者公認為是通用電路計算機仿真程序中最優(yōu) 秀的軟件 . 在大學里 , 它是工科類學生必會的分析 與設(shè)計電路的工具 ; 在科研開發(fā)部門 , 它是產(chǎn)品從 設(shè)計 、 試驗到定型過程中不可缺少的工具 . 其版本也在不斷更新 , 功能不斷完善 1,2.PSPICE 是 SPIC

4、E 家族中的一員 , 是 Microsim 公 司于 1984年推出的基于 SPICE 的電路設(shè)計 、 分析 、 優(yōu)化軟件 , 它不僅具有 SPICE 的所有功能 , 而且在、 、 仿. 它不僅可以分析模擬電 路 , 而且可以分析數(shù)字電路和數(shù)模混合電路 , 源文 件既可以以文本形式輸入 , 又可以以電路圖輸入 . 目前最新版本為 PSPICE9. 2, 它包括以下 8個子程 序 :文件管理器 Design Manager ; 電路圖輸入程序 Schematics ; 電路仿真程序 Pspice A D ; 輸出繪圖程 序 Probe ; 激勵源編輯器 Stimulus Editor ; 模型參

5、數(shù)提 取程序 Parts ; 電路優(yōu)化工具 Optimizer ; 文本編輯器 T ext Editor. 其主要仿真分析功能有 :直流分析 ; 交 流小信號分析 ; 瞬態(tài)分析 ; 靈敏度分析 ; 參數(shù)分析 ;容差分析和溫度分析等 3. 本文僅以對稱三相交流 電路為例介紹 PSPICE 軟件的使用過程 .2 三相交流電路的 PSPICE 仿真2. 1 繪制電路圖進入 PSPICE 子程序 Schematics , 創(chuàng)立一個新的 文件 , 保存為 sanxiang. sch 文件 , 從 Draw G et NewPart 中依次在 analog. slb 元件庫里取出電阻和電感 元件 , 從

6、s ource. slb 中取出電源元件 , 從 port. slb 中 取出地節(jié)點 , 完成各元件的屬性設(shè)置 , 其中電源的 最大值 VAMP L =311V , FRE Q =50H z ,VOFF =0. 1, DF =0, T D =1ms , 然后在 Markers mark v oltage level 收稿日期 :2006-12-12作者簡介 :姚齊國 (1966- , 男 , 湖北公安縣人 , 副教授 , 碩士 . 主要研究方向 :系統(tǒng)建模與仿真 , 優(yōu)化運算與運行 , 電路理論分析與應(yīng)用 , 微機控制技術(shù) . 第 25卷 第 2期 佳 木 斯 大 學 學 報 (自 然 科 學

7、 版 V ol. 25N o. 2 2007 年 03月 Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition Mar. 2007 中取出電壓探針 , 連線 , 組成圖 1所示的電路 3 .圖 1 實例電路圖2. 2 仿真參數(shù)設(shè)置對圖 1所示的電路 , 作瞬態(tài)分析 . 在 Analysis setup 下 , 點中 transient , 并設(shè)置開始時間為 1ms , 結(jié)束時間為 30ms , 然后點擊 Analysis , 即開始運行仿真 , , 2. , T race Add , 然后選 . 如 A 相 電源的電壓波形和中線的電流波形

8、分別如圖 3和 圖 4所示 .圖 2 缺省設(shè)置時的輸出波形圖2. 3仿真分析仿真結(jié)束后 , 系統(tǒng)自動生成 6個相關(guān)文件 , 其中 output 文件的部分內(nèi)容如下 :3Schematics Netlist 3V V1 $N 0001 0 DC 0 AC 311+SI N 0. 1 311 50 1ms 0 0VV2 $N0002 0 DC 0 AC 311+SI N 0. 1 311 50 1ms 0 -120V V3$N 0003 0 DC 0 AC 311+SI N 0. 1 311 50 1ms 0 120R R1$N 0001$N 0004 20R R2$N 0004$N 0005 5

9、0R R3$N 0002$N 0006 20R R4$N 0006$N 0007 50R R5$N 0003$N 0008 20R R6$N 0008$N 0009 50R R7 0$N0010 30L L1$N 0005$N 0010 1H IC =0L L2$N 0007$N 0010 1H IC =0LL3$N0009$N0010 1H IC =0VO LT AGE S OURCE C URRE NTS NAME C URRE NT V V11. 000E -10V V2- -DISSIPATI ON 1. 45E -04W ATTS JOB C ONC LUDE D T OT A L

10、JOB TI ME . 48圖 3 A 相電源的電壓波形圖圖 4 中線的電流波形圖51佳 木 斯 大 學 學 報 (自 然 科 學 版 2007年 從輸出文件中可以知道 , PSPICE 自動對元件 和節(jié)點編號 , 運行結(jié)束后 , 顯示電路的有功功率為 1. 45x10-4W , 仿真用時為 0. 48秒 . 觀察圖 2, 可以驗證在對稱三相電路中 , 負載中性點和電源中點是等電位點 ; 圖 3表明 , 在無阻尼 (DF =0 時 , 三相電 源的電壓是嚴格無衰減的正弦線 ; 由圖 4知 , 對稱 三相電路的中線電流為零 . 這些仿真結(jié)果均與實際 情況相符 4.3 結(jié)束語對電路設(shè)計而言 , 在

11、建立硬件電路之前 , 借助 PSPICE 來進行模擬分析 , 就如同對所設(shè)計的電路 進行搭試 , 然后用各種儀器來進行調(diào)整和測試一 樣 , 根據(jù)實際要求來設(shè)置不同的參數(shù) , 分析電路是 否合理 , 是否需要變更 , 估計元器件的變化對電路 造成的影響 , 分析一些較難測量的電路特性等等 , 從而得到一個合理的最優(yōu)化電路 , 這樣可以節(jié)省大 量的時間和資金 , 入 , 而且可以使產(chǎn)品開發(fā)時間短 、 , 信號與系統(tǒng)進行輔助分析與設(shè)計 , 以及電子工程 、 信息工程和自動控制等領(lǐng)域具有重要的意義 . 三相 電路是日常工業(yè)用電和民用電的普遍供電方式 , 對 三相電路的仿真分析具有重要的實用價值 , 尤

12、其是 借助 PSPICE 對不對稱三相電路在一相故障情況下 的應(yīng)用研究以及對稱三相電路功率因數(shù)的提高是 后續(xù)展開的課題 .在用 PSPICE 仿真分析中 , 繪制電路圖時 , 應(yīng)先 取元件 , 后連線 , 而且圖形文件的名字只能使用字 母 , 否則 , 編譯不能通過 . 仿真時 , 參數(shù)設(shè)置一定要 恰當 , 不然 , 難以得到令人滿意的波形 . 參考文獻 :1 吳建強 . Pspice 仿真實踐 M.哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2001,4.2 李永平 , 董欣 . Pspice M.北京 :國防工業(yè). M.北京 :國防工業(yè)出. 電路 (第四版 M.北京 :高等教育出版社 ,2000,1

13、.Three s Simulation and Analysis B ased on PSPICEY AO Qi -guo1,2, ZHU Ling2(1. I nstitute of hydroelectric and digital engineering , H u azhong U niversity of Science and T echnology , Wuh an 430074, China ; 2. Dep artment of E lectricity and Communication , Wuh an I nstitute of T echnology , Wuh an

14、 430073, China Abstract : PSPICE is a kind of general circuit design and analysis s oftware. Before setting up hardware circuit , with the help of PSPICE , we may analog analyze the circuit , and set up different parameters according to practical require , analyze whether it is reas onable and needs

15、 to be m odified , and estimate the effect that cause of the com po 2nent s change , as well as analyze s ome circuit s specific property which is difficult to measure , and s o on. S o we will get a reas onable and optimal circuit. Therefore , we may save a lot of time and fund , as well as short the time of prod 2uct s development and renew. Three phase circuit is a general supply power method of industry and daily life con 2sume. This article h