专利汇可以提供一种磁芯磁滞回线SPICE建模方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种磁芯 磁滞 回线 SPICE建模方法,考虑磁芯截面 磁场 非均匀性的因素,将磁芯薄片分割为2n层磁芯薄片单元,利用法拉第定律、欧姆定律以及安培环路定理计算出每层磁芯薄片的磁场合磁场强度,进而建立磁芯薄片的数据模型为根据该数据模型建立磁芯薄片的SPICE模型。该磁芯磁滞回线SPICE建模方法,符合实际的磁芯磁场情况,建立的SPICE模型准确性更高,并且通过该磁芯磁滞回线SPICE建模方法建立的SPICE模型对空间不需要进行微分,形式简单,易于在SPICE模型中实现和求解。,下面是一种磁芯磁滞回线SPICE建模方法专利的具体信息内容。
1.一种磁芯磁滞回线SPICE建模方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、将具有普遍性的厚度为Δ,宽度为a,长度为l的磁芯薄片作为数学模型基础,其中Δ<磁芯薄片的厚度方向、宽度方向、长度方向分别对应于直角三维坐标的X轴、Y轴和Z轴;
步骤二、沿Z轴方向作用一激励磁场Hsz;
步骤三、根据法拉第定律,电场强度由磁感应强度的时间微分得到:
其中 表示电场强度, 表示磁感应强度,t表示时间;
由于磁芯厚度远小于宽度和长度的尺寸,假定磁芯薄片中电流密度 和电场强度 的矢量方向为y轴方向,则磁芯薄片厚度截面上距离厚度中线距离为x的位置的感应电场强度E(x,t)和励磁磁场的磁感应强度Bz的关系为:
步骤四、以三维坐标的Y轴、Z轴所在平面为截面,将磁芯薄片分割为2n层磁芯薄片单元,其中n为正整数;磁芯薄片厚度截面上厚度中线两侧左右对称的磁芯薄片单元的标号分别为i和n+i,其中i=1,2,3,…n;
步骤五、基于磁感应强度在磁芯薄片厚度截面上分布不均匀,则公式(2)变换为:
将公式(3)近似为求和计算,则第j层磁芯薄片单元的感应电场强度 为:
其中,k=1,2…j且j<=n;k≠j时,ak=1;k=j时,ak=1/2; 为y轴方向的单位矢量,δx为每层单元厚度,Bzk表示第k层磁芯薄片单元的磁感应强度,其方向沿Z轴方向;
根据对称性,第n+j层单元的电场强度为
步骤六、感应电场在磁芯薄片上形成涡流,根据欧姆定律可得在第j层磁芯薄片单元的涡流密度 为:
其中σ为电导率;
根据对称性,第n+j层磁芯薄片单元的电流密度
步骤七、基于磁芯薄片单元的厚度远小于长度和宽度,根据安培环路定理可知,第j层磁芯薄片单元电场和第j+n层磁芯薄片单元电场的涡流在两层磁芯薄片单元之间产生的平均磁场强度基本为 在第j层磁芯薄片单元和第n+j层单元磁芯薄片单元上产生的磁场强度基本为 在其它磁芯薄片单元上产生的磁场强度基本为零,其中 为z轴方向的单位矢量;
故涡流在第i层磁芯薄片单元产生的磁场强度 为:
其中i=1,2…n;i≠j时,gij=1,i=j时,gij=1/2;
步骤八、在激励磁场作用下,基于涡流产生的磁场的因素,磁芯薄片中第i层磁芯薄片单元的合磁场强度Hzi为:
其中 k>=i时,ki=k;如果k公式(7)即为磁芯薄片的数学模型;
步骤九、根据磁芯薄片的数学模型建立磁芯薄片的SPICE模型。
2.根据权利要求1所述的磁芯磁滞回线SPICE建模方法,其特征在于:基于磁芯薄片厚度截面上厚度中线左右两侧的电磁场的对称性,根据公式(7)建立n个子方程的子SPICE模型,每个子SPICE模型电路包括有串联连接的电压源、电阻和受控电压源,电路的输入为激励磁场;
电阻两端的电压用以表示每个磁芯薄片单元的合磁场强度,即在电阻的两端连接静态的Jiles-Atherton磁滞模型以对应实现每个磁芯薄片单元的合磁感应强度;
静态的Jiles-Atherton磁滞模型还连接一微分模型,受控电压源受控于该微分模型的输出;
受控电压源包括n个串联连接的压控电压源;
受控电压源 (i=1,2…n)则对应表示涡流在第i层磁芯薄片单元内
产生的磁场强度;
n个子方程对应的子SPICE模型共同组成的磁芯磁滞回线SPICE模型。
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