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Capacitor (Advanced)

线性或非线性电容器,考虑电容误差。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Passive.Capacitor

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Capacitor (Advanced)

说明

Capacitor 程序块可对线性、非线性(通过表格特性指定)和频率相关电容器进行建模,并考虑误差。

当模拟线性电容器且不考虑电容误差时,元件的行为与块Capacitor 相同。

在最简单的形式中,Capacitor 模块对线性电容器进行建模,建模方程如下:

其中

  • - 电流

  • - 电容。

  • - 电压

  • - 时间

要为非线性或极性电容器建模,可将 电容模型 设置为 "查找表",然后填写电压-电容表:

  • 对于极性电容器,该参考表相对于施加的端电压是不对称的,因此请取消选中*对称 C-V 表*参数的复选框。

  • 对于其他类型的非线性电容器,可通过选择*对称 C-V 表*复选框来确保电容表相对于应用端电压的对称性。

若要模拟具有欧姆损耗和介质损耗的频率相关电容器,请将*电容模型*参数设置为 "介质弛豫(Debye)"。德拜弛豫模型考虑了频域中一组不相互影响的偶极子。结果用复介电常数表示。复介电常数的实部 ( ε ) 和虚部 ( ε ) 由公式给出:

εεεεωτ

εεεωτωτ ,

在哪里?

  • ω - 径向频率。

  • ε - 极高频率下的实际磁导率。

  • ε - 低频时的实际磁导率。

  • τ - 弛豫时间常数。

在时域中,德拜模型中电容器的特性方程如下

τατνν ,

其中

  • - 是低频电容。

  • αεε .

  • - 电荷。

  • - 电流

  • ν - 电容器电压

大多数规格都没有明确说明复介电常数和弛豫时间值,但通常会给出两个频率下介质损耗的耗散角正切值。参数 α τ 可根据这些值推导出,如公式所示:

τωωωωωωωωωωωωωω

αωτωτωτ ,

在哪里?

  • ω ω 是两个不同的频率。

  • 分别是在指定频率下计算得出的耗散系数。

为了正确调整 Debye 模型,平方根参数必须为正值。

误差

您可以在 Capacitance 参数指定的标称值上添加误差。技术说明通常会指定这样的误差。下表显示了程序块如何根据所选的*公差应用*应用误差并计算电容。

Tolerance application 参数值 电感值

无 - 使用标称值

随机公差

均匀分布

正态分布

应用最大公差值

应用最小公差值

在表格中

  • - 额定容量,*电容*值。

  • - 误差,电容公差 (%)/100。

  • - 参数值 所报容差的标准偏差数

  • - 用于生成均匀分布和正态分布随机数的标准函数。

港口

非定向

+ - 正

电气端口,代表正极。

*-*代表负极

电气端口,代表负极。

参数

主要参数

电容模型 - 电容类型
常数(默认) | `查找表 | `介电弛豫(Debye) `

选择电容器类型:

  • Constant "是线性电容器,其标称电容由 Capacitance 值给出。

  • 查找表"--非线性电容器,其标称电容值根据端子上的外加电压值而变化。

  • 介质弛豫 (Debye)` - 频率相关电容器,具有欧姆损耗和介质损耗。

电容 - 额定电容值
1e-6 F(默认值)` | 正值 | 标称值

线性电容器或 Debye 参数化低频电容器的额定电容值。

依赖关系

要使用此参数,请将*电容模型*参数设置为 "常数 "或 "介电松弛(Debye)"。

*电容值*是一个电容值向量
[1e-05,1e-06] F(默认)` |"正向矢量"。

电容值向量,用于通过相应的电压值搜索表格。向量的长度必须与电压值向量的长度相同。

依赖关系

要使用此参数,请将 电容模型 参数设置为 "查找表"。

对应电压值 - 输入电压值向量
[0, 10] V(默认)

用于基于表格计算电容的电压值输入向量。矢量长度必须大于或等于 2,电压值必须是严格单调的,要么增加要么减少。

依赖关系

要使用该参数,请将*电容模型*参数设置为 "查找表"。

对称 C-V 表 - 表数据
开(默认)` | 关

指定如何使用表格数据:

  • On"(开)- 以确保电容与施加的端电压对称。

  • off" - 极性电容建模值。例如,使用表格电容的默认参数值,外加电压为 -10 V 时,标称电容值为 1e-6 F。但是,如果清除了 Symmetric C-V table 标志,得出的电容值将为 1e-5 F,因为程序块使用最近的输入值进行外推。

依赖关系

要使用此参数,请将*电容模型*参数设置为 "查找表"。

用于指定耗散因数的频率 [f1 f2] - 用于计算耗散角正切的频率。
[1,10]千赫(默认) - 用于计算耗散角正切的频率。

计算耗散因数 [DF1 DF2] 切线的频率,单位 kHz。

依赖关系

要使用此参数,请将 电容模型 设置为 "介电弛豫(Debye)"。

f1 和 f2 时的损耗因子 (%) [DF1 DF2] - 介质损耗因子
[0.8,1.2](默认值)` - 介质损耗因子

等效串联电阻与电容电抗或损耗角正切之间的比率。介质损耗系数是电容器的常用指标。

依赖关系

要使用此参数,请将 电容模型 参数设置为 "介电松弛(Debye)"。

容差 (%) 为电容误差
5(默认值)

数据表中指定的电容误差。对于在表格中指定特性的电容器,该误差将一次性应用于整个表格。

公差应用 - 误差应用
无 - 使用标称值(默认)` | 随机公差` | 应用最大公差值` | 应用最小公差值`。

选择建模时应用误差的方式:

  • 无 - 使用标称值` - 程序块不应用公差,而是使用电容的标称值。

  • 随机公差"- 程序块在误差范围内对电容值应用随机偏移。您可以使用 *Tolerance distribution` 参数选择均匀分布或正态分布来计算随机数。

  • 应用最大公差值"- 电容值按指定的公差值增加。

  • 应用最小公差值"- 电容按指定的公差值减小。

公差分布 - 误差分布的类型
均匀分布(默认)` | 高斯分布

选择分布类型:

  • Uniform` - 均匀分布。

  • Gaussian - 正态分布。

依赖关系

要使用该参数,请将*公差应用*参数设置为 "随机公差"。

引用公差的标准偏差数 - 用于计算正态分布的随机数
4(默认值

用于计算正态分布随机数的标准差数 .

依赖关系

要使用此参数,请将*公差分布*参数设置为 "高斯"。

串联电阻 - 串联电阻
1e-6欧姆(默认)`。

某些电路建模可能需要较小的串联电阻。制造商的数据表上有时会列出等效串联电阻 (ESR)。如果没有,您可以通过介质损耗角的耗散因数 (DF) 正切来确定线性电容器的这一电阻,许多规格书中也列出了这一因数。该比率如下所示 π 其中 是信号频率。对于 Debye 电容器,在计算 𝛼 和 𝜏 之前,要根据额外的串联电阻调整 f1 和 f2 [DF1 DF2]* 的耗散因数 (%)。

*并联电导*为并联电导
0(默认值

电容器的并联电导。对于串联连接的电容器,较小的并联电导有助于收敛。

功率记录的平均周期 - 功率记录的平均周期
0 秒(默认值)

功率记录的平均周期,秒。

如果该参数设置为 "0",输出将是瞬时功率。

依赖关系

要使用此参数,请将*电容模型*参数设置为 "介电弛豫(Debye)"。