Линейный или нелинейный конденсатор с опциональным допуском, рабочими пределами и поведением при отказе
Simscape/Электрический/Пассивный
Блок Capacitor позволяет моделировать линейные, нелинейные (на основе таблицы) и частотно-зависимые конденсаторы, включая полярные конденсаторы. Опционально можно также смоделировать следующие эффекты:
Можно включать и отключать эти опции моделирования независимо друг от друга. Когда все дополнительные опции отключены, поведение компонента идентично работе блока Simscape™ library Capacitor.
В самой простой форме Capacitor блок моделирует линейный конденсатор, описанный следующим уравнением:
где:
I - ток.
C - емкость.
V - это напряжение.
t время.
Чтобы смоделировать нелинейный или полярный конденсатор, установите параметр Capacitance model равным Lookup table
и представьте интерполяционную таблицу значений емкостного напряжения:
Для полярных конденсаторов, где эта интерполяционная таблица асимметрична относительно приложенного терминального напряжения, установите параметр Symmetric C-V table равным No - use C-V data as-is
.
Для других типов нелинейного конденсатора убедитесь в симметрии емкости относительно приложенного напряжения вывода, установив параметр Symmetric C-V table на Yes - use voltage magnitude when computing C
.
Чтобы смоделировать частотно-зависимый конденсатор с учетом сопротивления и диэлектрических потерь, установите параметр Capacitance model равным Dielectric relaxation (Debye)
. Модель релаксации Дебая рассматривает набор неинтерактных диполей в частотный диапазон. Результатом является комплексная диэлектрическая проницаемость. Действительная (′) и мнимая (′ ′) части проницаемости комплекса заданы уравнениями:
где - радиальная частота, ∞ - действительная диэлектрическая проницаемость на очень высокой частоте, действительная диэлектрическая проницаемость на низкой частоте и время релаксации константа.
Во временной области характеристическое уравнение для конденсатора в модели Дебая является
где - низкочастотная емкость, = ∞/, - заряд, - ток и - напряжение на конденсаторе.
Большинство таблиц данных не обеспечивают явных значений для комплексной диэлектрической проницаемости или времени релаксации; однако часто коэффициент рассеяния обеспечивается на двух частотах. Параметры и могут быть выведены из этих значений, как описано уравнениями:
где 1 и 2 - две разные частоты, а DF1 и DF2 - коэффициенты рассеяния, вычисленные на упомянутых частотах, соответственно.
Аргумент квадратного корня должен быть положительным для допустимой параметризации в модели Дебая.
Можно применить допуски к номинальному значению, заданному для параметра Capacitance. Таблицы данных обычно обеспечивают процент допуска для данного типа конденсатора. Таблица показывает, как блок применяет допуски и вычисляет емкость на основе выбранной опции Tolerance application.
Опция | Значение емкости |
---|---|
| C |
| Равномерное распределение: C· (1 - tol + 2· tol· Гауссово распределение: C· (1 + tol· |
| C · (1 + tol) |
| C · (1 – tol) |
В таблице,
C - Capacitance значение параметров, номинальная емкость.
tol - дробный допуск, Capacitance tolerance (%)/100.
nSigma - это значение, которое вы обеспечиваете для параметра Number of standard deviations for quoted tolerance.
rand
и randn
являются стандартными MATLAB® функции для генерации равномерных и нормальных распределительных случайных чисел.
Примечание
Если вы выбираете Random tolerance
опция и вы находитесь в режиме «Быстрый перезапуск», значение случайного допуска обновляется на каждой симуляции, если хотя бы одно между дробным допуском, tol или Number of standard deviations for quoted tolerance, nSigma, установлено на Run-time и определяется переменной (даже если вы не изменяете эту переменную).
Можно задать пределы работы в терминах максимального рабочего напряжения и максимального (мгновенного) рассеяния степени в последовательном сопротивлении и в параллельной проводимости конденсатора.
Для полярных конденсаторов можно задать область значений рабочего напряжения таким образом, чтобы блок предоставил предупреждение или ошибку, если полярность приложенного напряжения становится неправильной.
При превышении рабочего предела блок может либо сгенерировать предупреждение, либо остановить симуляцию с ошибкой. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Операционные Пределы».
Мгновенные изменения параметров конденсатора являются нефизическими. Поэтому, когда блок Capacitor входит в неисправное состояние, емкость, сопротивление и проводимость переходят к их неисправным значениям в течение периода времени, согласно следующей формуле:
CurrentValue = FaultedValue – (FaultedValue – UnfaultedValue ) · sech (∆ t/ | (1) |
где:
∆ t - это время с момента начала условия отказа.
- заданная пользователем временная константа, сопоставленная с переходом при отказе.
Блок может инициировать начало перехода отказа:
В определенное время
Когда терминальное напряжение находится вне допустимой области значений напряжений на больше, чем определенный временной интервал
Можно включать или отключать эти триггерные механизмы отдельно, или использовать их вместе, если в симуляции требуется несколько триггерных механизмов. Когда включено несколько механизмов, первый механизм для запуска перехода отказа имеет приоритет. Другими словами, компонент отказывает не более одного раза в симуляции.
Можно также выбрать, выдавать ли значения при возникновении отказа, используя параметр Reporting when a fault occurs. Утверждение может принимать форму предупреждения или ошибки. По умолчанию блок не выдает значения.
Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
Переменная Capacitor voltage позволяет вам задать высокоприоритетную цель для начального напряжения конденсатора в начале симуляции.