ORCAD Pspice A/D V9在電力電子仿真中的應用

1 引言
??? 電能以其特有的許多優點獲得大眾的歡迎，因此交流電和直流電等品種的廣泛應用，在許多情況下，需要一種裝置進行變換。目前，隨著PC機性能的提高，使用PC機仿真方法幫助掌握這些領域的基本知識并解決設計問題是通行的方法。隨著開關變換技術的發展以及VMOSFET管的應用，開關頻率的極大的提高，以及SPWM的應用。IGBT在電力電子的應用越來越廣泛。
??? 仿真研究是從建電路方程和解電路方程開始的。隨著開關變換器和計算機輔助設計技術的發展，仿真分析(建模)方法得到迅速的發展。Pspice是由spice程序發展而來，spice程序的全稱為Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis。Pspice建立的電路模型采用節點法，但對不同的仿真要求建立不同類型的方程組，相應的采用不同的數字求解方法。
2 Pspice軟件的使用步驟和仿真特點
2．1 Pspice軟件使用步驟
??? 使用Pspice軟件實現電路仿真的步驟如圖1。第一步，根據要求選擇正確的電力電子元件畫出原理圖。第二步，根據要求選擇正確的分析方法。啟動Pspice仿真。第三步，根據輸出的結果和設計要求進行對比，找出不足。根據分析結果對電路作進一步的修改。

2．2 Pspice軟件仿真特點
??? 電力電子電路運行總是伴隨著開關器件的周期性通斷，因此電路始終處于暫態運行，而電力電子電路的穩態運行，就是電路暫態運行的周期性的重復。當使用Pspice軟件對電力電子裝置仿真時，主要是利用它的瞬態分析功能，包括傅里葉分析功能。由于電力電子器件本身的精確模型是一個十分復雜的非線性電阻、電容網絡，在進行裝置仿真時，必須根據仿真目標，選用不同的開關器件模型。
3 OrCAD Pspice A／D V9介紹
??????? Pspice A／D程序集成了模擬與數字仿真運算法，它不僅可以仿真數字電路和模擬電路，而且它可以仿真模擬和數字的混合電路。它由Pspice2標準所發展起來的。它的特點有：①集成度高。②完整的Probe觀測功能。Pspice可完成邏輯分析儀、頻譜分析儀、示波器、網絡分析儀等儀器的分析功能。③各種高級的仿真功能。例如，溫度分析、蒙地卡羅分析、噪聲分析等更進一步的分析工具。④模塊化和層次化設計。⑤具有數字和模擬仿真能力。⑥元件庫擴充功能。
4 三相橋式可控整流電路
??? 在電流電壓相同情況下，采用橋式可控整流電路可獲得更高、更平滑的直流輸出電壓。如圖2。

??????? Va,Vb,Vc為三相交流電源，相位依次差120°。X1，X2，X3為可控硅，分別由Vp1,Vp2,Vp3提供觸發信號。觸發信號幅度設為10V，設可控硅的觸發角為60°，則延遲時間分別為：

??? 對圖2進行瞬態分析可得電壓波形如圖3所示。?

??? 對V(R1：2)進行傅里葉分析如圖4所示。
??? 從圖3b中可以看出直流分量幅值為436.4V。
??? 如果改變可控硅觸發脈沖延遲時間即可控制輸出電流電壓的平均值，設觸發角為120°，則三個觸發脈沖的延遲時間為：

??? 按上述參數設定脈沖源Ｖp1，Vp2，Vp3并對電路進行瞬態分析結果如圖5所示。

??? 它的頻譜分析結果如圖6所示。

??? 從圖5中可以看出可控整流電路的平均值(直流分量)為222.6V。
??? 從上述分析可得出，通過改變觸發脈沖的觸發角可改變輸出的電壓。利用Pspice仿真可分析電路的一些性能。以達到設計的要求。
5 結論
??? 本篇論文通過一個簡單的例子說明Pspice用法，利用仿真結果分析電路。通過利用Pspice仿真可減少設計時間，提高設計的可靠性。但是仿真過程對電路元件理想化，開關器件模型簡化，使得仿真結果不可能完全與實際裝置運行狀態一致。

參考文獻：

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［２］張占松，等.電路和系統的仿真實踐［Ｍ］.科學出版社，2000
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