saber仿真反激非线性变压器模型,并模拟发生不同程度磁饱和(自制)
kiris2024
编辑于 2024年02月07日 16:05
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案例来自《精通开关电源设计》P88

验证最低电压,最高占空比的情形,气隙对饱和的影响,磁材3c85(飞利浦)

接线,器件如图

输入源,设置1ms缓启动

器件库搜索square,找到驱动方波电压源

驱动电压源

变压器用非线性三绕组那个,Ae Le 气隙Lg,材料按书上设置如下:

(书上给的气隙是把磁材的相对磁导率转化为一个系数z,根据z取值10-20之间,最终得到的Lg取值。saber中有很多种材料,此处先选用3c85材料,或者3b7,会饱和就行)

二极管用PWL那个,导通压降按书上设定

选择Design——>use 

Netlist 然后 simulate

把原理图编译为仿真文件,没有报错后,会跳出一个仿真设定条

仿真器用这个

具体如下

注意:Signal List选择所有

选Across and through

(Arcoss:跨越量,例如电压

Through:流通量,例如电流,磁通)

Data File可以杠掉,防占硬盘

第一行截断误差改为0.001可以略微提高精度

好了,仿真器设置完毕,运行后即可

得到结果

从自带的mct材料库里面看3c85的饱和点大概在0.4T

观察此时的副边电流和磁芯的B曲线可见明显的弯曲状尖峰,和书上绘制的一模一样,这是饱和前临界状态,

saber里有个工具叫vary,能进行参数扫描,然后我们可以对这些波形曲线进行分析总结,得出规律。

打开vary

设变压器气隙为扫描变量

循环内添加瞬态仿真,参数设定如上即可注意绘图选择no

添加一个循环后,查看波形

然后运行即可

饱和时候的Vds(绿色)

Ds电压

饱和时候的原边电流

原边电流

副边电流

饱和相当于变压器短路。

变压器变比Np/Ns设计不当。若减小Np,模拟这种情况引起饱和

B和原边电流

最后总结一下

磁芯完全饱和,电流巨大,等效于每周期短路,每导通周期最后会鼓起一块,B-t曲线变为圆顶:

正常工作,B在合理范围0.25T以下,并有相当大冗余,此时临界导通,电流满载完美三角波,B也是能退磁到0.临界导通意味着原边mos导通期间储存的磁能,恰好在mos关断期间完全被副边释放掉,因此B会是一个0-0.2T变化的三角波型

临界饱和,电流较大,并且出现一定弯曲的尖角,当严重饱和,尖角会变成一个鼓起的大包

此图和书p53的电感开始饱和时的图一致