Раздел: Документация
0 ... 51 52 53 54 55 56 57 ... 66 сопротивление индуктивностей растет. Индуктивности в PSpice имеют неограниченную ширину частотного диапазона. Реальные индуктивности имеют ограниченную ширину диапазона частот из-за потерь на вихревые токи и/или поверхностный эффект. На высоких частотах индуктивности падают. Другими словами, дело в том, что реальные индуктивности характеризуются частотой, при которой их добротность начинает достаточно резко падать. Модели индуктивностей в PSpice не имеют такого ограничения. Это может привести к очень острому пику напряжения, вызванному коммутацией транзистора или диода, подключенного к индуктивности. Острые пики в PSpice, в свою очередь, могут потребовать нереально малого шага интегрирования. Поэтому при работе в OrCAD 9.2 рекомендуется параллельно индуктивностям включать резистор (последовательное сопротивление хорошо использовать для моделирования по постоянному току, но оно не расширяет частотный диапазон индуктивности). Параллельные резисторы дают хорошие модели, учитывающие вихревые токи и ограничение частотного диапазона. Номинал резистора должен устанавливаться таким образом, чтобы полное сопротивление индуктивности, характеризуемое добротностью, начинало спадать на той же частоте, что и у реальной индуктивности. Пример. Для обычной индуктивности с сердечником номиналом 1 мГн Q начинает спадать на частоте не меньшей, чем 100 кГц. Оптимальное значение номинала параллельного резистора определится как R = 2 х х 100 х 103 > 0,001 = 628 Ом. До частоты, на которой начинается падение Q, доминирует индуктивная составляющая, а выше этой частоты — резистивная составляющая. Это позволяет избежать появления нереально острых пиков. 7.5. Диагностика при конвергенции Если при анализе схем с помощью PSpice возникает конвергенция, то в выходном файле появляется сообщение, которое выглядит следующим образом. ERROR -- Convergence problem in transient analysis at Time = 7.920E-03 Time step = 47.69Е-15, minimum allowable step size = 300.0E-15 These voltages failed to converge: V(x2.23) = 1230.23 / -68.4137 V(x2.25) = -1211.94/ 86.6888 These supply currents failed to converge: KX2.L1) = -36.6259 / 2.25682 I(X2.L2) = -36.5838 / 2.29898 These devices failed to converge: X2.DCR3 X2.DCR4 x2.ktr X2.Q1 X2.Q2 764 Last node voltages tried were: NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE ( 1) 25.2000 ( 3) 4.0000 ( 4) 0.0000 ( 6) 25.2030 (x2.23) 1230.2000 (X2.24) 9.1441 (x2.25)-1211.9000 (X2.26) 256.9700 (X2.28) -206.6100 (X2.29) 75.4870 (X2.30) -25.0780 (X2.31) 26.2810 (X3.34) 1.771E-06 (X3.35) 1.0881 (X3.36) .4279 (X2.XU1.6) 1.2636 Сообщение всегда включает заголовок (ERROR -- convergence problem ...) и завершается концовкой (Last node voltages tried were ...). Наличие всех трех блоков, содержащихся между заголовком и концовкой, не обязательно. Концовка Last node voltages tried... показывает узловые потенциалы при последней итерации Ньютона—Рафсона. Если величина потенциала любого из узлов нереально велика, это является признаком ошибки. Сообщение «These voltages failed to converge» содержит список узлов, которые не были проверены по критерию приемлемости их величин. Там также указываются их величины во время двух последних итераций. Сообщение «These supply currents failed con- verge» выдает аналогичную информацию для токов через источники напряжения и индуктивности. Если любая из перечисленных величин попадает в диапазонэто является признаком, что величина реальна. Наконец, сообщение «These devices failed to converge» выдает список элементов, токи через которые или магнитные потоки в сердечниках не были проверены по критерию приемлемости их величин. 7.6. Эмпирическая процедура подбора параметров, позволяющих избежать конвергенции В среде OrCAD 9.2 для управления численными методами при анализе переходных процессов используются следующие параметры (в скобках — значения по умолчанию): 1)RELTOL — относительная точность вычисления токов и напряжений (10-3); 2)— абсолютная точность вычисления напряжения 3)ABSTOL - абсолютная точность вычисления тока (10"12); 4)CHGTOL - абсолютная точность вычисления заряда (1(И4); 5)GMIN — минимальная проводимость ветви электрической цепи 6)ITL4 — максимальное количество итераций на одном временном шаге (Ю); 7) STEPGMIN — включение алгоритма расчета режима по постоянному току вариацией проводимости (Выкл.) Эти параметры вносятся во вкладке Options диалогового окна Simulation Settings.того, настройка численных методов может осуществляться из- менением величины максимального временного шага (Maximum step size), вносящегося во вкладке Analysis диалогового окна Simulation Settings. По умолча- 165 нию значение максимального временного шага равняется 1/50 от конечного времени анализа (TSTOP). Выскажем следующие соображения, позволяющие уменьшить вероятность появления ошибки ERROR - Convergence and "time step too small errors". 1.Принципиальная схема модели анализируемого устройства должна быть построена таким образом, чтобы избегать в модели «быстрых процессов» изменения токов и напряжений, не свойственных моделируемой схеме. 2.В системах силовой электроники оперируют с большими значениями токов и напряжений, поэтому использовать точность ABSTOL,и CHGTOL, предлагаемую разработчиками по умолчанию, в таких системах нецелесообразно. 3.Загрубление вышеупомянутых параметров до значений, равных вольтам и амперам недопустимо, так как может привести к большим погрешностям при определении моментов коммутации силовых ключевых элементов (тиристоры, транзисторы и т. д.). 4.В электронных системах других типов параметры ABSTOL, VNTOL и CHGTOL должны выбираться исходя из допустимых максимальных и минимальных погрешностей на токи и напряжения. Для систем силовой электроники предлагается следующая эмпирическая процедура подбора параметров, позволяющих уменьшить вероятность ошибки, связанной с конвергенцией (в порядке их применения в случае возникновения ошибки ERROR - Convergence and "time step too small errors"): 1)попытка анализа переходного процесса с набором значений перечисленных параметров по умолчанию. 2)перевод параметра STEPGMIN в режим «Вкл.»; 3)установка параметра ITL4 = 100; 4)установка параметра ITL4 = 1000; 5)установка параметров VNTOL = 10"3 и ABSTOL = 10"3; 6)установка параметров CHGTOL = 10"8 и GMIN = 10"6; 7)установка параметра RELTOL = 0,01; 8)установка параметра RELTOL = 0,0001; 9)ввод величины максимального временного шага, равной 10)уменьшение величины максимального временного шага на 0,1 х 10~6до величины(при уменьшении шага растет и может стать недопустимо большим время счета). Применение вышеприведенной процедуры, вообще говоря, не гарантирует исключение конвергенции, но, в некоторых случаях, может оказаться полезным. Следует отметить, что манипулирование вышеперечисленными параметрами, определяющими численную устойчивость при моделировании, является небезопасным, особенно для существенно нелинейных схем. Для иллюстрации этого рассмотрим пример. Пример. На рис. 7.1 приведена электрическая принципиальная схема силового ти- ристорного инвертора с активной нагрузкой, включенной в цепи разделительной емкости. Анализ этой схемы осуществлялся с набором параметров, управ-166 0 ... 51 52 53 54 55 56 57 ... 66
|
