Exponenta Banner

Пользовательский преобразователь (кривая B-H)

Открыть скрипт

Этот пример показывает вычисление и подтверждение нелинейной характеристики намагничивания ядра преобразователя. Начиная с основных значений параметров выведена базовая характеристика. Это затем используется в модели Simscape™ схемы тестирования в качестве примера, которая может использоваться, чтобы построить базовую характеристику намагничивания на осциллографе. Выходные параметры модели затем по сравнению с известными значениями.

Открытая модель

modelName = 'ee_custom_transformer';
open_system( modelName );

Спецификация параметров

Основные значения параметров, используемые в качестве основания для последующих вычислений:

  • Проницаемость свободного пространства,

  • Относительная проницаемость ядра,

  • Количество первичных поворотов,

  • Количество вторичных поворотов,

  • Эффективная длина магнитного сердечника,

  • Эффективная площадь поперечного сечения магнитного сердечника,

  • Базовое насыщение начинается,

  • Ядро, полностью насыщаемое, 

mu_0 = pi*4e-7;
mu_r = 3000;
N1 = 100;
N2 = 200;
le = 0.1;
Ae = 1e-4;
B_sat_begin = 0.6;
B_sat = 1.2;

Вычислите плотность магнитного потока по сравнению с характеристикой силы магнитного поля

Где:

  • Плотность магнитного потока,

  • Сила магнитного поля,

Линейное представление:

Нелинейное представление (включая коэффициент, a):

% Use linear representation to find value of H corresponding to B_sat_begin
H_sat_begin = B_sat_begin/(mu_0*mu_r);
% Rearrange nonlinear representation to calculate coefficient, a
a = atanh( B_sat_begin/B_sat )/H_sat_begin;

% Nonlinear representation
H_nonlinear = -750:25:750;
B_nonlinear = B_sat*tanh(a*H_nonlinear);

Используйте параметры в модели Simscape

Вычисленные параметры могут теперь использоваться в модели Simscape. После того, как симулированный, модель собирается вывести переменную логгирования Simscape, simlog_ee_custom_transformer, и некоторые сигналы с помощью выходных портов, вашего. Параметры схемы:

  • Исходная величина напряжения,

  • Исходная частота напряжения,

  • Исходное сопротивление напряжения,

  • Операционный усилитель ввел сопротивление,

  • Сопротивление обратной связи операционного усилителя,

  • Емкость обратной связи операционного усилителя, 

% Circuit parameters
Vs = 10;
Freq_Hz = 60;
R_Vs = 10;
R_1 = 1e3;
R_2 = 1e6;
C_2 = 1e-6;

% Simulate model
simOut = sim( modelName );
yout = get(simOut, 'yout');
simlog = get(simOut, 'simlog_ee_custom_transformer');

% Collect internal Simscape logging data for comparison
I_simscape = simlog.Transformer_B_H_curve.L_m.i.series.values;
phi_simscape = simlog.Transformer_B_H_curve.L_m.phi.series.values;

% Collect model output data for comparison (as used for oscilloscope)
I_primary = yout(:,1);
int_V_secondary = yout(:,2);

Вычисления при логгировании и выходных данных

Данные должны быть обработаны, чтобы обеспечить силу Магнитного поля и данные о плотности Магнитного потока для сравнения. Где:

  • Магнитодвижущая сила,

  • Магнитный поток,

  • Входное напряжение операционного усилителя,

  • Выходное напряжение операционного усилителя,

Уравнения, которые будут использоваться, следующие:

% Internal logging data
H_simscape = I_simscape.*N1./le;
B_simscape = phi_simscape./Ae;

% Oscilloscope scaling and model output data
H_measured = I_primary.*N1./le;
phi_measured = (int_V_secondary.*R_1.*C_2)./N2;
B_measured = phi_measured./Ae;

Заключение

Эти три характеристики могут теперь быть наложены:

  • Заданная характеристика: вычисленный от основных параметров

  • Характеристика от логгирования: вычисленный из внутренних данных о регистрации Simscape

  • Характеристика от измерения: полученный измерением и вычислением с помощью электронной схемы тестирования

Из-за утечки и паразитных параметров, характеристика, полученная из электронной схемы тестирования, отличается к заданной характеристике. Однако схема тестирования и ее параметризация, как показывают, находят характеристику для данного преобразователя в подходящих допусках.

if ~exist('h1_ee_custom_transformer', 'var') || ...
        ~isgraphics(h1_ee_custom_transformer, 'figure')
    h1_ee_custom_transformer = figure('Name', 'ee_custom_transformer');
end
figure(h1_ee_custom_transformer)
clf(h1_ee_custom_transformer)

plot( ...
    H_nonlinear,...
    B_nonlinear,...
    'o',...
    H_simscape,...
    B_simscape,...
    H_measured,...
    B_measured,...
    '-',...
    'LineWidth',2);
grid( 'on' );
title( 'Transformer B-H Curve' );
xlabel( 'Magnetic Field Strength, H (A/m)' );
ylabel( 'Magnetic Flux Density, B (T)' );
legend( 'Calculated', 'Simulated',...
    'From Sensor', 'Location', 'NorthWest' );

Документация Simscape Electrical
Поддержка