5 Описание анализа

5.1 Анализ переходных процессов

В программе PSIM параметры анализа переходных процессов задаются в разделе Simulation Control (Управление моделированием) в меню Simulate. Эти параметры описаны в таблице.

Time Step	Шаг моделирования, в сек.
Total time	Общее время моделирования, в сек.
Print Time	Время, в течении которого результаты моделирования сохраняются в файл выходных данных. До этого времени выходные данные не сохраняются.
Print Step	Шаг печати. Если шаг печати установлен на “1”, то значение каждой расчетной точки на графике будет сохраняться в файле выходных данных; Если, например, на “10”, то сохранена будет только одна из десяти выходных расчетных точек, что позволяет уменьшить размер выходного файла.
Load Flag	Флаг для функции LOAD (Загрузка). Если флаг установлен на 1, то предыдущие значения моделирования будут загружены из файла (с расширением “.ssf”) в качестве исходного значения.
Save Flag	Флаг для функции SAVE (Сохранение). Если флаг установлен на 1, то значения, полученные по окончанию текущего моделирования, будут сохранены в файл с расширением “.ssf”.

С функциями SAVE и LOAD сетевое напряжение цепи, токи и другие характеристики могут быть сохранены по окончанию сеанса моделирования и загружены обратно в качестве исходных данных для следующего сеанса. Это обеспечивает эксплуатационную гибкость на протяжении всего выполнения моделирования в некоторых коротких фазах с различными тактами и параметрами. Значения компонентов и параметры цепи могут изменяться от одного сеанса моделирования к другому. Однако, топология цепи должна сохраняться такой же.

В PSIM шаг моделирования фиксируется на протяжении всего моделирования. Для того, чтобы обеспечить точность результатов моделирования, шаг необходимо выбрать точно. Факторы, которые ограничивают шаг в цепи, включают в себя период коммутации, длительность импульсов или колебаний и интервалы переходных процессов. Рекомендуется выбирать шаг, по крайней мере, на один порядок меньше, чем самый малый из выше перечисленных параметров.

Включены технические приемы интерполирования, которые точно вычисляют моменты коммутации. С этими техническими приемами вероятность ошибки, обусловленная несоответствием моментов коммутации и дискретных точек моделирования, значительно снижается. Можно моделировать с большим шагом, поддерживая точные результаты.

В PSIM максимально допустимый шаг вычисляется автоматически. Этот шаг сравнивается с шагом, установленным пользователем, и меньшее из двух значений, используется при моделировании. Если выбирается шаг, не совпадающий с шагом, установленным пользователем, то он будет сохранен в файл “message.doc”.

5.2 Анализ по переменному току

Частотная характеристика цепи или контура управления может быть получена с помощью анализа по переменному току. Основная особенность анализа по переменному току заключается в том, что цепь может находиться в своем начальном режиме, и средняя величина модели не требуется. Тем не менее, со средним значением модели время, затрачиваемое на выполнение анализа, уменьшается.

Чтобы выполнить анализ по переменному току, необходимо выполнить следующие шаги:

- определить синусоидальный источник (VSIN) как источник возбуждения колебаний переменного тока.

- поместить измерения колебаний переменного тока (ACSWEEP_OUT) в желаемую ячейку. Чтобы измерить характеристику контура управления в закрытом состоянии, используйте межузловое измерение (ACSWEEP_OUT2).

- поместить элемент .ACSWEEP в схему и определить параметры колебания переменного тока.

- запустите PSIM.

Ниже показаны вид измерений колебаний переменного тока и элемента .ACSWEEP.

Рисунок:

Характеристики:

Параметры	Описание
Start Frequency	Начальная частота колебания переменного тока, Гц
End Frequency	Конечная частота колебания переменного тока, Гц
No. of Points	Количество расчетных точек
Flag for Points	Флаг, определяющий как сгенерированы расчетные точки Флаг = 0: точки распределяются линейно по шкале десятичного логарифма (LOG 10) Флаг = 1: точки распределяются линейно по линейной шкале
Source Name	Название источника возбуждения
Start Amplitude (начальная частота)	Амплитуда источника возбуждения
End Amplitude (конечная частота)	Амплитуда источника возбуждения на конечной частоте
Freq. for extra Points (Частота для дополнительных точек)	Частоты дополнительных информационных точек. Если характеристики в частотной области быстро изменяются в определенном диапазоне частот, можно добавить дополнительные точки в эту область для получения лучшей решимости данных.

Принцип анализа по переменному току состоит в том, что малый переменный возбуждающий сигнал вводится в систему как помеха, и сигнал на выходе получается с такой же частотой. Для того, чтобы получить точные результаты анализа, необходимо правильно установлена. Амплитуда должна иметь достаточно малое значение, чтобы помеха оставалась в линейной области. С другой стороны, амплитуда источника возбуждения должна быть достаточной, чтобы на выходной сигнал не оказывали влияние числовые ошибки.

В общем, физическая система имеет низкое затухание в нижнем диапазоне частот и большое затухание в верхнем диапазоне частот. Правильный выбор амплитуды источника возбуждения обеспечивает относительно малую амплитуду на низкой частоте и относительно большую амплитуду на высокой.

В некоторых случаях, после завершения анализа по переменному току, на дисплее появляется предупреждающее сообщение, содержащее следующее:

Предупреждение: данная программа не достигла устойчивого состояния после 60 циклов. Для дополнительной информации смотрите файл “message.doc”.

Это сообщение может появляться, когда программа не обнаруживает устойчивое состояние колебания переменного тока на выходе после 60 циклов. В этом случае следует увеличить затухание в сети (включением паразитных сопротивлений, например), или настроить амплитуду источника возбуждения, или уменьшить такт моделирования. В файле “message.doc” содержится информация о частоте, на которой это все осуществляется, и об относительной ошибке. Относительная ошибка показывает, насколько далеко расчетные точки находятся от достижения устойчивого состояния.

Пример: Полное сопротивление резонансных фильтров

Схема, изображенная ниже, содержит два резонансных фильтра, настроенных на 5-ую и 7-ую гармоники (основная частота 60 Гц). Добавив источник возбуждения в виде тока и, измерив напряжение, мы получим характеристики полного сопротивления фильтров. Результат анализа по переменному току показан справа на графике. По графику видно, что на частотах 300 Гц и 420 Гц имеются впадины.

Пример: Характеристика последовательного импульсного преобразователя

Схема, изображенная слева, представляет собой одноквадрантный вольтодобовочный фильтр. Источник возбуждения добавляется к модулирующему сигналу, и на выходе измеряется напряжение. Результат анализа по переменному току, изображенный на графике справа, показывает характеристику выходного напряжения по отношению к модулирующему сигналу.

Пример: Передаточная функция схемы с обратной связью

Анализ по переменному току может быть использован для получения контурной характеристики системы с обратной связью. На схеме, приведенной ниже, показан преобразователь с режимом управления средней величиной тока. Добавив возбуждающий сигнал в канал с обратной связью по току и, используя межузловое измерение колебания переменного тока (ACSWEEP_OUT2), можно получить передаточную функцию контура. Зная передаточную функцию контура, можно определить ширину полосы пропускания и запас по фазе.

Пример: Передаточная функция импульсного источника питания

Передаточная функция импульсного источника питания, с ШИМ, может быть определена подобным образом. На нижеприведенном рисунке изображен преобразователь, управляемый устройством Unitrode UC3842. Источник возбуждения может быть добавлен в цепь обратной связи перед выходом ОУ.